问题 问答题

设有n元实二次型
f(x1,x2,…,xn)=(x1+a1x2)2+(x2+a2x3)2+…+(xn-1+an-1xn)2+(xn+anx1)2,其中ai(i=1,2,…n)为实数.试问:当a1,a2…,an满足何种条件时,二次型f(x1, x2,…,xn)为正定二次型

答案

参考答案:本题有以下两种较为简单的解法:
[详解l] 由题设,任给x1,x2,…xn都有f(x1,x2,…xn)≥0,因此,f(x1,x2,…,xn)=0
当且仅当


该齐次线性方程组仅有零解的充分必要条件是系数行列式不为0,即


因此,当1+(-1)n+1a1a2…an≠0时,任给不全为零的x1,x2,…,xn都有f(x1,x2,…,xn)>0,即当a1a2…an≠(-1)n时,f(x1,x2,…,xn)为正定二次型.
[详解2] 令


此线性变换的矩阵的行列式与(详解1)中行列式相同,因此当a1a2…an≠(-1)n时,此线性变换可逆,记其逆变换为x=Py,可化原二次型为标准形:


由于正惯性指数为n,可知原二次型为正定二次型.

解析:[考点提示] 正定二次型、线性齐次方程组、线性变换.

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