设二次型为f﹦x12﹢2x22﹢6x32﹢2x1x2﹢2x1x3﹢6x2x3。 (I)用可逆线性变换化二次型为标准形,并求所用的变换矩阵; (Ⅱ)证明二次型对应的矩阵A为正定矩阵,并求可逆矩阵U,使得A﹦UTU。

admin2019-01-22  21

问题 设二次型为f﹦x12﹢2x22﹢6x32﹢2x1x2﹢2x1x3﹢6x2x3
(I)用可逆线性变换化二次型为标准形,并求所用的变换矩阵;
(Ⅱ)证明二次型对应的矩阵A为正定矩阵,并求可逆矩阵U,使得A﹦UTU。

选项

答案(I)用配方法将二次型化为标准形 f﹦x12﹢2x22﹢6x32﹢2x1x2﹢2x1x3﹢6x2x3 ﹦(x1﹢x2﹢x3)2﹢x22﹢5x32﹢4x2x3 ﹦(x1﹢x2﹢x3)2﹢(x2﹢2x3)2﹢x32。 [*] 得f的标准形为f﹦y12﹢y22﹢y32,所用可逆线性变换为x﹦Cy,其中C﹦[*](|C|﹦1≠0)。 (Ⅱ)由(I)得,二次型的标准形为f﹦y12y22﹢y32,其系数全为正,所以二次型正定,即二次型对应的矩阵A为正定矩阵。 方法一:由(I)知 f﹦(x1﹢x2﹢x3)2﹢(x2﹢2x3)2﹢x32 [*] 方法二:由题干得,二次型f﹦xTAx对应的矩阵为A﹦[*] 由(I)知,f﹦xTAx﹦yTCTACy﹦yTy,所以CTAC﹦E,A﹦(C-1)TC-1﹦UTU,其中U﹦C-1。 [*] 本题考查二次型。二次型标准化的方法有:配方法和正交变换法。证明二次型对应的矩阵A正定的方法有:定义、顺序主子式全部大于0、正惯性指数为n、特征值均大于0等。考生可根据对上述知识点的掌握程度选择求解方法。

解析
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