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设二次型f(x1,x2,x3)=2(a1x1+a2x2+a3x3)2+(b1x1+b2x2+b3x3)2,记 (I)证明二次型f对应的矩阵为2ααT+ββT. (II)若α,β正交且均为单位向量,证明f在正交变换下的标准形为2y12+y2
设二次型f(x1,x2,x3)=2(a1x1+a2x2+a3x3)2+(b1x1+b2x2+b3x3)2,记 (I)证明二次型f对应的矩阵为2ααT+ββT. (II)若α,β正交且均为单位向量,证明f在正交变换下的标准形为2y12+y2
admin
2016-04-11
73
问题
设二次型f(x
1
,x
2
,x
3
)=2(a
1
x
1
+a
2
x
2
+a
3
x
3
)
2
+(b
1
x
1
+b
2
x
2
+b
3
x
3
)
2
,记
(I)证明二次型f对应的矩阵为2αα
T
+ββ
T
.
(II)若α,β正交且均为单位向量,证明f在正交变换下的标准形为2y
1
2
+y
2
2
.
选项
答案
(I)记x=[*],由于 f(x
1
,x
2
,x
3
)=2(a
1
x
1
+a
2
x
2
+a
3
x
3
)
2
+(b
1
x
1
+b
2
x
2
+b
3
x
3
)
2
=A321(x
1
,x
2
,x
3
)[*]] =2x
T
(αα
T
)x+x
T
(ββ
T
)x =x
T
(2αα
T
+ββ
T
)x
T
, 又2αα
T
+ββ
T
为对称矩阵,所以二次型f的矩阵为2αα
T
+ββ
T
. (Ⅱ)记矩阵A=2αα
T
+ββ
T
.由于α,β正交且为单位向量,即α
T
α=1,β
T
β=1,α
T
=β
T
α=0,所以 Aα=(2αα
T
+ββ
T
)α=2α, Aβ=(2αα+ββ)β=β, 于是λ
1
=2,λ
2
=1是矩阵A的特征值.又 r(A)=r(2αα
T
+ββ
T
)≤r(2αα
T
)+r(ββ
T
)≤2, 所以λ
3
=0是矩阵A的特征值.由于f在正交变换下的标准形中各变量平方项的系数为A的特征值,故f在正交变换下的标准形为2y
1
2
+6y
2
2
.
解析
转载请注明原文地址:https://kaotiyun.com/show/98w4777K
0
考研数学一
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