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设二次型 f(x1,x2,x3)=XTAX=ax12+2x22—2x32+2x1x3(b>0) 中二次型的矩阵A的特征值之和为1,特征值之积为一12. (1)求a,b的值. (2)利用正交变换将二次型f化为标准形,并写出所用
设二次型 f(x1,x2,x3)=XTAX=ax12+2x22—2x32+2x1x3(b>0) 中二次型的矩阵A的特征值之和为1,特征值之积为一12. (1)求a,b的值. (2)利用正交变换将二次型f化为标准形,并写出所用
admin
2017-07-26
79
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
+2x
1
x
3
(b>0)
中二次型的矩阵A的特征值之和为1,特征值之积为一12.
(1)求a,b的值.
(2)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
(1)二次型f的矩阵为 [*] 设A的特征值为λ
i
(i=1,2,3). 由题设, λ
1
+λ
2
+λ
3
=a+2+(一2)=1, λ
1
.λ
2
.λ
3
=[*]=—4a—2b2=—12. 得a=1,b=一2. (2)由矩阵A的特征多项式 |λE一A|=[*]=(λ一2)
2
(λ+3), 得A的特征值λ
1
=λ
2
—2,λ
3
=一3. 对于λ
1
=λ
2
=2,解齐次线性方程组(2E—A)x=0,得其基础解系 ξ
1
=(2,0,1)
T
,ξ
2
=(0,1,0)
T
. 对于λ
3
=一3,解齐次线性方程组(一3E—A)x=0,得其基础解系 ξ
3
=(1,0,一2)
T
. 由于ξ
1
,ξ
2
,ξ
3
已是正交向量组,为了得到规范正交向量组,只需将ξ
1
,ξ
2
,ξ
3
单位化,由此得 [*] 则Q为正交矩阵.在正交变换X=QY下,有 Q
T
AQ=[*] 且二次型的标准形为 f=2y
1
2
+2y
2
2
—3y
3
2
设A的特征值为λ
1
,λ
2
,λ
3
,则λ
1
=2,λ
2
+λ
3
=a一2,λ
2
λ
3
=一(2a+b
2
).由题设得 λ
1
+λ
2
+λ
3
=2+(a一2)=1, λ
1
λ
2
λ
3
=一2(2a+b
2
)=一12. 得a=1,b=2.
解析
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考研数学三
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