设二次型f(x1,x2,x3)在正交变换x=Py下的标准形为2y12+y22一y32,其中P=(e1,e2,e3).若Q=(e1,一e3,e2),则f(x1,x2,x3)在正交变换x=Qy下的标准形为

admin2021-01-19  48

问题 设二次型f(x1,x2,x3)在正交变换x=Py下的标准形为2y12+y22一y32,其中P=(e1,e2,e3).若Q=(e1,一e3,e2),则f(x1,x2,x3)在正交变换x=Qy下的标准形为

选项 A、2y12一y22+ y32
B、2y12+y22一y32
C、2y12一y22一y32
D、2y12+y22+y12

答案A

解析 设二次型的矩阵为A,则由题意知矩阵P的列向量e1,e2,e3是矩阵A的标准正交的特征向量,对应的特征值依次是2,1,一1.即有
Ae1=2e1,Ae2=2e2,Ae3=2e3
从而有
AQ=A(e1,一e3,e2)=(Ae1,一 Ae3 9Ae2)=(2e1,一(一e3),e2)
=(e1, 一 e3,e2)
矩阵Q的列向量e1,一e3,e2仍是A的标准正交的特征向量,对应的特征值依次是2,一1,1.矩阵Q是正交矩阵,有Q一1=QT,上式两端左乘Q一1,得
Q一1AQ= QTAQ=
从而知f在正交变换x=Py下的标准形为f=2y12一y22+y32.于是选(A).
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