设A=,则在实数域上与A合同的矩阵为( )

admin2019-03-11  31

问题 设A=,则在实数域上与A合同的矩阵为(    )

选项 A、 
B、 
C、 
D、 

答案D

解析 1 记D选项中的矩阵为D,则由
|λE-A|

2-2λ-3=(λ-3)(λ+1),
|λE-D|

2-2λ-3=(λ-3)(λ+1)
知A与D有相同的特征值3与-1,它们又都是实对称矩阵,因此存在正交矩阵P与Q,使PTAP==QTDQ,QPTAPQT=D,或(PQT)A(PQT)=D,其中PQT可逆,所以A与D合同.
2 由于|A|=|D|=-3<0,因此实对称矩阵A的两个特征值异号(D亦是),从而知二次型xTAx及二次型xTDx有相同的规范形z12-z22,从矩阵角度讲,就是存在可逆矩阵C1,C2,使C1TAC1==C2TDC2,由此得(C1C2-1)TA(C1C2-1)=D,且C1C2-1可逆,故A与D合同.
3 对于二次型f(x1,x2)=xTAx=x12+4x1x2+x22,由于f(1,0)=1>0,f(-2,1)=-3<0,所以A是不定的.由顺序主子式法知备选项A、B、C中的矩阵分别是负定的、正定的、正定的,由于合同的矩阵有相同的正(负)定性,因此备选项A、B、C中的矩阵都不与矩阵A合同,只有备选项D正确(也易判定D中的矩阵是不定的).
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