问题 问答题

一个实二次型可分解为两个实系数的一次齐次多项式的乘积的充分必要条件是该二次型的秩为2,且符号差为0,或秩数等于1.

答案

参考答案:本题考查二次型,是一道比较新颖的考题,在考研中尚未出现过,对考生要求较高,希望同学们见识一下这种提法和做法,并从中学到解题思路和技术.
先证明必要性:
设f(x1,x2,…,xn)=(a1x1+a2x2+…+anxn)(b1x1+b2b2+…+bnxn)=f1·f2
若f1与f2线性相关,则有f2=kf1,不妨设a1≠0.
令[*]即
[*]
令[*],P为可逆矩阵,所以x=P-1y是可逆变换,从而f=ky12,其秩等于1.
若f1与f2线性无关,不妨设[*],令[*]
即[*]
令[*],故R为可逆矩阵,所以x=R-1y是可逆变换,则f=y1y2
再令[*]即
[*]
令[*],T为可逆矩阵,故y=Tz是可逆变换,从而得到[*],故秩为2.符号差为0.
再证明充分性:f经可逆线性变换化为标准型,不妨没[*],其秩数为2,符号差为0,则f=(x1+x2)(x1-x2),即f可分解为两个一次多项式的乘积.
另外,设[*],其秩为1,则f=x1·x1,即f可分解为两个一次多项式的乘积,命题得证.

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