问题 问答题

设二次型


矩阵A满足AB=0,其中


(Ⅰ)用正交变换化二次型xTAx为标准形,并写出所用正交变换;
(Ⅱ)求(A-3E)6

答案

参考答案:[解] (Ⅰ)由[*]知,矩阵B的列向量是齐次方程组Ax=0的解向量.
记[*]则 Aα1=0=0α1,Aα2=0=0α2
所以λ=0是矩阵A的特征值(至少是二重),α1,α2是λ=0的线性无关的特征向量.
根据[*]有0+0+λ3=1+4+1,故知矩阵A有特征值λ=6.因此,矩阵A的特征值是0,0,6.
设λ=6的特征向量为α3=(x1,x2,x3)T,那么由实对称矩阵不同特征值的特征向量相互正交,有
[*]解出α3=(1,2,-1)T
对α1,α2正交化,令 β1=(1,0,1)T,则
[*]
再对β1,β2,α3单位化,得
[*]
那么经坐标变换x=Qy,即
[*]
二次型化为标准形[*]
(Ⅱ)因为[*]有[*]进而[*]又[*][*]所以由[*]于是[*]

解析:[评注] 要会用AB=0,即由AB=0要联想到B的列向量是Ax=0的解,进而可转换出特征值、特征向量的信息.要掌握用正交变换法化二次型为标准形.
本题也可由AB=0先求出a、b、c的值,然后再求解.

单项选择题
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