设二次型 f(x1,x2,x3)=XTAX=ax12+2x22-2x32+2bx1x3,(b>0)其中A的特征值之和为1,特征值之积为一12. (1)求a,b. (2)用正交变换化f(x1,x2,x3)为标准型.

admin2018-11-20  23

问题 设二次型
    f(x1,x2,x3)=XTAX=ax12+2x22-2x32+2bx1x3,(b>0)其中A的特征值之和为1,特征值之积为一12.
    (1)求a,b.
    (2)用正交变换化f(x1,x2,x3)为标准型.

选项

答案[*] 由条件知,A的特征值之和为1,即a+2+(一2)=1,得a=1. 特征值之积=一12,即|A|=一12,而 |A|=[*]=2(一2一b2) 得b=2(b>0).则 [*] (2)|λE—A|=[*]=(λ一2)2(λ+3), 得A的特征值为2(二重)和一3(一重). 对特征值2求两个单位正交的特征向量,即(A一2E)X=0的非零解. [*] 得(A一2E)X=0的同解方程组x1一2x3=0,求出基础解系η1=(0,1,0)T,η2=(2,0,1)T.它们正交,单位化:α11,α2=[*] 方程x1一2x3=0的系数向量(1,0,一2)T和η1,η2都正交,是属于一3的一个特征向量,单位化得 [*] 作正交矩阵Q=(α1,α2,α3),则 [*] 作正交变换X=QY,则它把f化为Y的二次型f=2y12+2y22一3y32

解析
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