二次型矩阵求法

二次型矩阵求法

二次型f(x,y,z)=ax+by+cz+dxy+exz+fyz,用矩阵表示的时候,矩阵的元素与二次型系数的对应关系为:A11=a,A22=b,A33=c,A12=A21=d/2,A13=A31=e/2,A23=A32=f/2。二次型:n个变量的二次多项式称为二次型,即在一个多项式中,未知数的个数为任意多个,但每一项的次数都为2的多项式。线性代数的重要内容之一,它起源于几何学中二次曲线方程和二次曲面方程化为标准形问题的研究。二次型理论与域的特征有关

(1)配方法:如果二次型中含变量xi的平方项,则先将含xi的项集中,按xi配成完全平方,直至都配成平方项如果二次型不含平方项,但某混合项系数aij不为0,可先通过xi=yi+yj,xj=yi-yj,xk=yk(k不是i或j)这一可逆变换使二次型中出现平方项后,按前一方法配方。

(2)初等变换法:

将二次型的矩阵A与同阶单位阵I合并成n_2n的矩阵(A|I),在这个矩阵中作初等行变换并对子块A再作同样的初等列变换,当将A化为对角阵时,子块I将会变为C’。

(3)正交变换法:

先写出二次型f的tdbl,它是实对称矩阵,求出全部特征值λi(i=1,2,……,n)再对每一特征值写出它所对应的单位特征向量(特征值相同的不同特征向量注意正交化)把上述单位正交特征向量作为矩阵的列构造正交矩阵T,那么正交变换X=TY将会把二次型X'AX化为标准形f=λ1*y1^2+λ2*y2^2+……+λn*yn^2