线性代数中的二次型,实际上是特征值的几何应用,概念仍需加强理解 二次型:实际上是特征值的几何应用 1、二次型化标准形:特征值、特征向量、相似对角化 2、二次型的正定性 3、合同:坐标变换 正交变换化二次型为标准形,标准为求二次型矩阵A的特征值,求坐标变换就是求A的特征向量 接下来我们来看道例题,首先是第一小题 图一 首先,我们肯定是要读题,通过题目来了解一些明显的信息 图二 这个是之前谈到过的概念了,二次型的方程可以直接得到二次型矩阵 化简方法为:xixj系数的一半位于矩阵的ij位置(i为第i行,j为第j列) 因为二次型的矩阵一定是实对称矩阵,所以也要将xixj系数的一半位于矩阵的ji位置(j为第j行,i为第i列),然后对角线的话也是按照这个规则来,那很明显,对角线就是11,22,33 因为秩为2,所以可以得到r(A)2,再得到行列式为0,因为根据已有条件可知道,当n阶行列式的秩小于n时,行列式的值为0 所以得到a0 再来看第二小题 通过正交变换xQy,将f(x1,x2,x3)化为标准形 由第一小题a0可以知道(将a代入到式子中去来求矩阵A的特征值) 这里过程不详细叙述了,行列式EA等于0,来求矩阵A的特征值 我直接计算出特征值为2和0 图三 由于特征向量已经两两正交,那么我们只需要单位化即可 图四 那么,经过正交变化xQy就可以得到 图五 由于f(x1,x2,x3)0,那么我们就可以得到 图六 注意点:1、n阶矩阵A的秩小于n时,那么A的行列式就等于0,而行列式等于所有特征值的乘积,所以至少有一个特征值为0 2、如果n阶矩阵A的秩小于n时,可以得到该矩阵不可逆,因为可逆矩阵的充要条件是行列式的值不为0 3、正交变换:可以化二次型为标准型,就如我们前面用到的 完整过程步骤 图七 总结 总的来说,线性代数需要记忆的概念还是比较多的,二次型化为标准形的时候,主要要借助到一些概念,例如矩阵的秩、特征值和特征向量等等,我对这块掌握还不够完善,仍需努力,加强理解!