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设二次型f(x1,x2,x3)=2(a1x1+a2x2+a3x3)2+(b1x1+b2x2+b3x3)2,记 (1)证明二次型f对应的矩阵为2ααT+ββT. (2)若α,β正交且均为单位向量,证明f在正交变换下的标准形为2y12+y22.
设二次型f(x1,x2,x3)=2(a1x1+a2x2+a3x3)2+(b1x1+b2x2+b3x3)2,记 (1)证明二次型f对应的矩阵为2ααT+ββT. (2)若α,β正交且均为单位向量,证明f在正交变换下的标准形为2y12+y22.
admin
2020-09-25
50
问题
设二次型f(x
1
,x
2
,x
3
)=2(a
1
x
1
+a
2
x
2
+a
3
x
3
)
2
+(b
1
x
1
+b
2
x
2
+b
3
x
3
)
2
,记
(1)证明二次型f对应的矩阵为2αα
T
+ββ
T
.
(2)若α,β正交且均为单位向量,证明f在正交变换下的标准形为2y
1
2
+y
2
2
.
选项
答案
(1)f=[*] =x
T
(2αα
T
)x+x
T
(ββ
T
)x=x
T
(2αα
T
+ββ
T
)x. 故f的矩阵A=2αα
T
+ββ
T
. (2)由于α,β正交且为单位向量,则α
T
β=β
T
α=0. ‖α‖=[*]=1,即α
T
α=1,β
T
β=1. ∵Aα=(2αα
T
+ββ
T
)α=2α‖α‖
2
+ββ
T
α=2α,∴α为A对应于λ
1
=2的特征向量. 又Aβ=(2αα
T
+ββ
T
)β=2αα
T
.β+β.β
T
β=β. β为A对应于λ
2
=1的特征向量. ∵r(A)=r(2αα
T
+ββ
T
)≤r(2αα
T
)+r(ββ
T
)=r(αα
T
)+r(ββ
T
)=2<3, ∴λ
3
=0.∴矩阵A的特征值为λ
1
=2,λ
2
=1,λ
3
=0. 故f在正交变换下的标准形为2y
1
2
+y
2
2
.
解析
转载请注明原文地址:https://kaotiyun.com/show/vPx4777K
0
考研数学三
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