设二次型f(x1,x2,x3)=xTAx,其中二次型矩阵A的主对角元素的和为3。AB=O,其中 (Ⅰ)用正交变换化二次型为标准形,并求所做的正交变换; (Ⅱ)求该二次型的具体表达式。

admin2019-01-25  38

问题 设二次型f(x1,x2,x3)=xTAx,其中二次型矩阵A的主对角元素的和为3。AB=O,其中

(Ⅰ)用正交变换化二次型为标准形,并求所做的正交变换;
(Ⅱ)求该二次型的具体表达式。

选项

答案根据已知条件[*],因此矩阵B的3个列向量均为A的对应于特征值A=0的特征向量,其中 β1=(1,2,1)T,β2=(-2,1,0),2β-β=(4,3,2)T, 故λ=0至少为矩阵A的二重特征值。 根据A的主对角元素的和为3可得A还有一个特征值为3,因此属于矩阵A的特征值分别为0,0,3。矩阵A是一个实对称矩阵,因此属于特征值3的特征向量与属于特征值0的两个特征向量均正交,可得方程组[*]解得β3=(x1,x2,x3)T=(1,2,-5)T。 故存在正交变换x=Qy,其中 [*]

解析 本题考查化二次型为标准形。第一问通过矩阵方程及主对角线元素的和可得出矩阵A的特征值,利用属于不同特征值的特征向量正交的性质求出A的所有特征向量,从而得出正交矩阵。第二问利用第一问的逆向变化计算矩阵的乘积即可得出矩阵A的具体形式。
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