设f(x1,x2,…,xn)=XTAX是正定二次型.证明: (Ⅰ)二次型平方项的系数均大于零; (Ⅱ)|A|>0; 举例说明上述条件均不是f(x1,x2,…,xn)正定的充分条件.

admin2016-07-22  32

问题 设f(x1,x2,…,xn)=XTAX是正定二次型.证明:
(Ⅰ)二次型平方项的系数均大于零;
(Ⅱ)|A|>0;
举例说明上述条件均不是f(x1,x2,…,xn)正定的充分条件.

选项

答案(I)利用厂正定的定义证:f正定,由定义,任给X≠0,均有f=XTAX>0. 取X=(1,0,…,0)T≠0则 XTAX=(1,0,…,0)[*]=a11>0. 同理,取X=(0,…,1,…,0)T≠0,XTAX=aii>0,i=1,2,…,n. 得证f的平方项的系数均大于零. (Ⅱ)用f正定的充要条件证:f=XTAX正定[*]存在可逆矩阵C,使得CTAC=E. A=(CT)-1C-1[*]|A|=|C-12>0. 或用反证法:若|A|≤0,则|A|=λ1λ2…λn≤0,必有λi≤0. 设λi对应的特征向量为αi,则有Aαiiαi,左乘[*],得 [*]αi>0,λi≤0). 这和f是正定二次型矛盾,故|A|>0. 上述条件均不是f正定的充分条件,例 f=[*]=(x1+x2)2,有a11=a22=1>0,但f(1,-1)=0,f不正定. f=[*]=1>0,显然f不正定.

解析
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