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设二次型 f(x1,x2,x3)=XTAX=ax12+2x22-2x32+2bx1x3(b>0), 其中二次型的矩阵A的特征值之和为1,特征值之积为-12. 利用正交变换将二次型f化为标准形,并写出所用的正交变换和对应的正交矩阵.
设二次型 f(x1,x2,x3)=XTAX=ax12+2x22-2x32+2bx1x3(b>0), 其中二次型的矩阵A的特征值之和为1,特征值之积为-12. 利用正交变换将二次型f化为标准形,并写出所用的正交变换和对应的正交矩阵.
admin
2013-03-17
98
问题
设二次型
f(x
1
,x
2
,x
3
)=X
T
AX=ax
1
2
+2x
2
2
-2x
3
2
+2bx
1
x
3
(b>0),
其中二次型的矩阵A的特征值之和为1,特征值之积为-12.
利用正交变换将二次型f化为标准形,并写出所用的正交变换和对应的正交矩阵.
选项
答案
由矩阵A的特征多项式 [*]=(A-2)
2
(λ+3), 得到λ的特征值λ
1
=λ
2
=λ
3
=-3. 对于λ=2,由(2E-A)x=0,[*] 得到属于λ=2的线性无关的特征向量α
1
=(0,1,0)
T
,α
2
=(2,0,1)
T
. 对于λ=-3,由(-3E-A)x=0,[*] 得到属于λ=-3的特征向量d3=(1,0,-2)T. 由于α
1
,α
2
,α
3
已两两正交,故只需单位化,有 γ
1
=(0,1,0)
T
γ
2
=[*](2,1,1)
T
γ
3
=[*](1,1,-2)
T
那么,令P=(γ
1
,γ
2
,γ
3
)=[*],则P为正交矩阶,存正交变换x=Py下,有 P
T
AP=P
-1
AP=[*] 二次型的标准形为f=2y
1
2
+2y
2
2
-3y
3
2
.
解析
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考研数学三
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