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已知二次型f(χ1,χ2,χ3)=(1-a)χ12+(1-a)χ22+2χ32+2(1+a)χ1χ2的秩为2. (1)求a. (2)求作正交变换X=QY,把f(χ1,χ2,χ3)化为标准形. (3)求方程f(χ1,χ2,χ3)=0的
已知二次型f(χ1,χ2,χ3)=(1-a)χ12+(1-a)χ22+2χ32+2(1+a)χ1χ2的秩为2. (1)求a. (2)求作正交变换X=QY,把f(χ1,χ2,χ3)化为标准形. (3)求方程f(χ1,χ2,χ3)=0的
admin
2019-06-28
61
问题
已知二次型f(χ
1
,χ
2
,χ
3
)=(1-a)χ
1
2
+(1-a)χ
2
2
+2χ
3
2
+2(1+a)χ
1
χ
2
的秩为2.
(1)求a.
(2)求作正交变换X=QY,把f(χ
1
,χ
2
,χ
3
)化为标准形.
(3)求方程f(χ
1
,χ
2
,χ
3
)=0的解.
选项
答案
(1)此二次型的矩阵为A=[*] 则r(A)=2,|A|=0.求得|A|=-8a,得a=0. A=[*] (2)|λE-A|=[*]=λ(λ-2)
2
, 得A的特征值为2,2,0. 对特征值2求两个正交的单位特征向量: A-2E=[*] 得(A-2E)X=0的同解方程组χ
1
-χ
2
=0,求出基础解系η
1
=(0,0,1)
T
,η
3
=(1,1,0)
T
.它们正交,单位化:α
1
=η
1
,α
2
=[*] 求0的一个单位特征向量:A=[*] 得AX=0的同解方程组[*] 得一个解η
1
=(1,-1,0)
T
,单位化得α
3
=[*] 作正交矩阵Q=(α
1
,α
2
,α
3
),则Q
T
AQ=[*] 作正交变换X=QY,则f化为Y的二次型f=2y
1
2
+2y
2
2
. (3)f(X)=χ
1
2
+χ
2
2
+2χ
3
2
+2χ
1
χ
2
=(χ
1
+χ
2
)
2
+2χ
3
2
. 于是f(χ
1
,χ
2
,χ
3
)=0[*] 求得通解为:c[*],c任意.
解析
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考研数学二
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