已知二次型f(x1,x2,x3)=(1一a)x12+(1一a)x22+2x32+2(1+a)x1x2的秩为2.求: (1)a的值. (2)正交变换x=Qy,把f(x1,x2,x3)化为标准形. (3)方程f(x1,x2,x3)=0的解.

admin2020-09-25  44

问题 已知二次型f(x1,x2,x3)=(1一a)x12+(1一a)x22+2x32+2(1+a)x1x2的秩为2.求:
  (1)a的值.
  (2)正交变换x=Qy,把f(x1,x2,x3)化为标准形.
  (3)方程f(x1,x2,x3)=0的解.

选项

答案(1)二次型矩阵A=[*] 因为R(A)<3,所以|A|=0,即一8a=0,所以a=0. (2)由(1)得A=[*] 令|λE一A|=[*]=λ(λ一2)2=0, 解得A的特征值为λ1=0,λ23=2. ①当λ=0时,解(一A)x=0得特征向量ξ1=(1,一1,0)T. ②当λ=2时,解(2E-A)x=0得特征向量ξ2=(1,1,0)T,ξ3=(0,0,1)T,观察可知ξ2,ξ3正交,因此只需将ξ1,ξ2,ξ3单位化即可, [*] 则正交变换x=Qy可得f(x1,x2,x3)=2y22+2y32. (3)f(x1,x2,x3)=x12+x22+2x32+2x1x2=(x1+x2)2+2x32=0, 即[*]得方程解为k(1,一1,0)T

解析
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