用正交變換化二次型為標(biāo)準(zhǔn)型

關(guān)于用正交變換化二次型為標(biāo)準(zhǔn)型第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五一、正交變換法定義.定理.使得-2-第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五-3-用正交變換化二次型為標(biāo)準(zhǔn)形的步驟則為正交矩陣,且第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五-4-第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五例2.求一個正交變換化為標(biāo)準(zhǔn)形,并求正交變換矩陣.解：把二次型二次型的矩陣為：其特征多項式為：-5-(1)求的特征值：第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五把第2,3,4列都加到第1列上,有把第2,3,4行分別減去第1行,有-6-第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五按第1列展開按最后1行展開,得于是，的特征值為：-7-(2)求的特征向量：解方程組第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五得基礎(chǔ)解系為：得基礎(chǔ)解系為：解方程組將Schmidt正交化得正交向量組：-8-第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五將單位化得：-9-第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五于是，正交矩陣為所以，原二次型在正交變換下可化為標(biāo)準(zhǔn)形：-10-第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五例3.用正交變換將二次型化為標(biāo)準(zhǔn)形,并求正交變換矩陣.解：二次型的矩陣為：對應(yīng)的線性無關(guān)的特征向量為-11-第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五將單位化得：于是，正交矩陣為：所以，原二次型在正交變換下可化為標(biāo)準(zhǔn)形：-12-第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五用正交變換化實二次型為標(biāo)準(zhǔn)形(主軸定理),它起源于對二次曲線和二次曲面的分類問題的討論。即將二次曲線和二次曲面的方程變形(化為標(biāo)準(zhǔn)形方程),選有主軸(正交矩陣的列向量)方向的軸作為坐標(biāo)軸以簡化方程的形狀。例如,畫圖步驟：(1)令特征值和對應(yīng)的正交單位特征向量為二次型的矩陣為：

用正交變換化實二次型為標(biāo)準(zhǔn)形的應(yīng)用-13-第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五所以，正交矩陣為：且在正交變換x=Ty下,原二次型化為標(biāo)準(zhǔn)形：因此雙曲線的圖形為以方向為主軸方向的雙曲線,即標(biāo)準(zhǔn)位置雙曲線的旋轉(zhuǎn)-14-第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五-15-圖形(如下圖所示)。第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五-16-用正交變換化二次型為標(biāo)準(zhǔn)形的步驟：為正交矩陣。第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五1.求一正交變換,將二次型化為標(biāo)準(zhǔn)形,并求正交變換矩陣.解：二次型的矩陣為：-17-第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五對于特征向量為：對于特征向量為：將單位正交化得：-18-第18頁，共20頁，2023年，2月20日，星期五于是，正交矩陣為：所以，原二次型在正交變換下可