把二次型化标准形的一般步骤
(2010-12-25 23:12:42)
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线性代数 |
建立在把二次型化为标准形的基本理论之上。
前提:任一个二次型总存在着正交变换把它化为标准形,标准形的系数就是二次型对应矩阵A的特征值。
一般步骤:1、把二次型写成矩阵f=xTAx(先看有几个自变量确定是几阶,接着把它们的系数平均分配到主对角线的两边,主对角线上直接写平方项系数);2、利用A的特征方程求出A的全部特征值(脑子里要清楚单根即不同特征值对应的特征向量已正交,只需单位化,重根即k重特征值对应的k个线性无关的特征向量用schimidt标准正交化法把它们化为两两正交的单位向量,或用经验法),在做行列式变换的时候行或列变换都可以,有规律时考虑全加一;3、分别将特征值代入齐次线性方程组求出A的特征向量即非零解,矩阵变换时只允许做行变换化标准形,单根解出基础解系单特征值已正交,只需单位化(根号下平方和分之本身),重根解出基础解系通过调整避免schimidt法(较困难)得两两正交向量单位化(阶数减秩数得线性方程组所对应的基础解系解向量的个数),基础解系前的系数为不为零或不同时为零的任意常数;4、n个两两正交的单位向量拼成正交矩阵P=(P1,P2,P3,P4)(根号下平方和分之本身),作正交变换x=Py;5、用x=Py把f化成标准形。最终结果:f=n个特征值分别乘以n个y的平方。验证:PTAP=特征值对应的对角矩阵。此方法虽然繁琐,但却是一种保模的变换,即范数不变,具有良好的特性。

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