二次型
二次型 只由 的对称部分决定。化标准形属于合同变换,不是相似变换;正负平方项个数由惯性定理保持。
完成后应能
- 从多项式正确写出对称矩阵
- 用正交变换或配方法化标准形
- 用特征值与顺序主子式判断正定性
直觉
直觉与对象
二次型描述各方向上的曲率或能量。正交变换只是旋转坐标轴,不改变长度;合同变换允许一般可逆换基并保持惯性指数。
推导
解题主线
交叉项 对应矩阵两个对称位置 。实对称矩阵求正交特征向量并单位化;参数正定题优先用 Sylvester 判据或特征值符号。
定义
公式、条件与边界
二次型:
适用条件:有限维实向量空间上的实二次型。
边界检查:交叉项系数需均分到 与 。
合同变换:
适用条件:C 为同阶可逆矩阵,变量替换 可逆。
边界检查:这是 而非 。
Sylvester 判据:
适用条件: 为实对称矩阵, 为顺序主子式。
边界检查:一般主子式与顺序主子式概念不要混淆。
易错边界
易错边界
合同不保持特征值,只保持正负惯性指数;半正定不能仅检查顺序主子式均非负;正定要求矩阵取对称部分后判断。
小结
本章掌握标准
- 从多项式正确写出对称矩阵
- 用正交变换或配方法化标准形
- 用特征值与顺序主子式判断正定性
公式与边界
二次型
- 适用条件
- 有限维实向量空间上的实二次型
- 边界提醒
- 交叉项系数需均分到 与
合同变换
- 适用条件
- C 为同阶可逆矩阵,变量替换 可逆
- 边界提醒
- 这是 而非
Sylvester 判据
- 适用条件
- 为实对称矩阵, 为顺序主子式
- 边界提醒
- 一般主子式与顺序主子式概念不要混淆