今天数学复习了二次型的内容,以下是今日的总结
首先要分清二次型、标准型和规范型,二次型全都可以化为标准型,用可逆变换法,包括配方法和正交变换法,同一个二次型有多种不同的标准型的形式,但是只有一种规范型的形式。
标准型可以决定正负惯性指数,根据惯性定理,正负惯性指数是不变的,两个正负惯性指数一样的矩阵是合同的。
①正交变换的方法,最后只有一种形式,系数是特征值
正交相似对角化,先求出特征值再求出特征向量,然后用叉乘法进行正交化,然后单位化,得到正交矩阵Q。
X=QY,把f(x1,x2,x3……)用y表示出来,就是最后化成的标准型。
②配方法,很灵活,系数各种各样。
从x1开始配方,如果里面没有平方项,令x1=y1+y2,x2=y1-y2,x3=y3,强行配出平方项。还可以配两次,x=cy,y=bz,x=cbz。
【注意】:配方项配出来以后一定要检验矩阵C是不是可逆的!
③相似、合同和等价
相似优先级最高,相似必定合同,合同必定等价
相似是存在可逆矩阵P使得P逆AP=B;合同是存在可逆矩阵使得PTAP=B,等价是指存在可逆矩阵使得PAQ=B
相似意味着特征方程式相同,特征值相同,迹和行列式相同,秩相同。
合同意味着正负惯性指数相同,而由于相似矩阵的特征值相同,因此正负惯性指数必定相同。
等价意味着秩相同,秩=p+q,因此合同的矩阵秩必等价
④正定矩阵
对不全为零的x,二项式恒大于零。
充分必要条件:特征值全大于零;顺序主子式全大于零;正惯性指数为N;A与E合同,即A=DTD,D为可逆矩阵;
必要条件:迹大于零,特征值大于零
A\B正定,则A+B也正定
A正定,则A*,A的k次幂,A逆都大于零(用特征值都大于零证明)
【做过的题中的小注意事项】:
r(aTa)=1,证明一个二次型在正交变换下的标准型就是求它的特征向量