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试题要求:

设二次型 ,其中二次型的矩阵  的特征值之和为 1 ,特征值之积为-12。

(I)求 a,b 的值;

(II)利用正交变换将二次型化为标准形,并写出所用的正交变换和对应的正交矩阵。(本题满分13分)

试题解析:
答案:

(I)二次型 f 的矩阵为:

设  的特征值为 ,由题意得:

λ1 + λ2 + λ3 = a + 2 - 2 = 1,

从而 a = 1,b = -2。

(II)矩阵  的特征多项式为

从而  得特征值 λ12=2,λ3=-3,

当λ12=2 时,解其齐次线性方程组  得其基础解系

当 λ3 = -3 时,解其齐次线性方程组  得其基础解系

归一化后,得到 ,(0,1,0)T

令 ,则  为正交矩阵,在正交变换  下有

二次型的标准型为:

解析:

本题主要考查了二次型的标准型。

考点:二次型的标准形和规范形