设二次型f(x1,x2,x3)﹦(x1﹢x2-2x3)2﹢[-3x1﹢(a-1)x2﹢7x3]2﹢(x1﹢ax3)2正定,则参数a的取值范围是( )

admin2019-01-22  16

问题 设二次型f(x1,x2,x3)﹦(x1﹢x2-2x3)2﹢[-3x1﹢(a-1)x2﹢7x3]2﹢(x1﹢ax3)2正定,则参数a的取值范围是(    )

选项 A、a﹦-2
B、a﹦-3
C、a>0
D、a为任意值

答案D

解析 方法一:f(x1,x2,x3)是平方和的形式,所以f(x1,x2,x3)≥0。

上述方程组的系数行列式为
﹦(a﹢2)2﹢1>0,所以a取任意值,上述方程组都有唯一零解,即对任意的x≠0,都有f(x1,x2,x3)>0,f正定。故本题选D。
    方法二:   
f(x1,x2,x3)﹦[x1﹢x2-2x3,-3x1﹢(a-1)x2﹢7x3,x1﹢ax3]
﹦(x1,x2,x3)﹦xTBTBx﹦xTAx,
其中A﹦BTB且AT﹦A。
|B|﹦(a﹢2)2﹢1>0,
其中a为任意值,所以对任意的a,矩阵B均可逆,则A﹦BTTB正定,f(x1,x2,x3)是正定二次型。故本题选D。
本题考查正定二次型的判定。若要判断二次型正定,则应给出证明,常用的方法为二次型正定的定义或充分必要条件。二次型正定的定义:设有二次型f(x)﹦xTAx,如果对于任何x≠O,都有f(x)>0,则称f为正定二次型。二次型f(x)﹦xTAx正定的充分必要条件:①A的正惯性指数为n,其中n为向量x的维数;②A的特征值均大于0;③A与单位矩阵E合同;④存在可逆矩阵P,使得A﹦PTP;⑤的所有顺序主子式全大于0。
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