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正定二次型与正定矩阵学习教案.pptx

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正定二次型与正定矩阵学习教案.pptx

上传人:wz_198613 2022/2/5 文件大小:310 KB

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正定二次型与正定矩阵学习教案.pptx

文档介绍

文档介绍:二次型的标准形不是唯一的。
标准形中所含项数是确定的( 即是二次型的秩 )。
限定变换为实变换时,标准形中正系数的个数是不变的。
正定二次型和正定矩阵的概念
定理11 ( 惯性定理 ) 设有实二次型
页。
例16
判定对称矩阵
正定性。
解 方法一
所以A 是正定的。
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第七页,共21页。
方法二:A 的特征多项式为
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第八页,共21页。
由实二次型的矩阵表示及对称矩阵的正定性判别法知,判断二次型的正定性也有两种方法。
一是利用对称矩阵A 的正定性。若二次型 f 的对称矩阵A 是正定的,则f 是正定二次型;若A 是负定的,则 f 也是负定二次型。
二是将 f 化为标准形。若其标准形的 n 个系数全为正,则 f 是正定的;若 f 的标准形的 n 个系数全为负,则 f 是负定的。
由于将 f 化为标准形非常复杂,因此第二种方法一般不用。
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判别二次型正定的方法
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第九页,共21页。
解 f 的矩阵是
所以 f 是负定的。
例17
判别二次型
的正定性。
A 的各阶主子式为:
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例18
设二次型

f 的矩阵是
A 的各阶主子式为:
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第十一页,共21页。

判别二次型
解 f 的矩阵是
所以 f 既不是正定的,也不是负定的,即不定二次型。
的正定性。
A 的各阶主子式为:
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第十二页,共21页。
例19
设C 是满秩矩阵,实对称矩阵A 是正定的,则C TAC是正定的。

因为A 为正定,所以对任意
即C TAC是正定的。
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证明:若实对称矩阵A = ( aij ) 为正定矩阵,
则 aii > 0 ( i =1, 2, …, n ).

因为A 为正定,所以对任意
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第十四页,共21页。
第五章小结
本章通过向量的内积,从而给n维向量建立了度
量的概念,结合方阵的特征值理论,给出了判定矩
阵是否可以对角化的判定方法;通过对实对称矩阵
所具有的特点,说明实对称矩阵不仅可以相似对角
化,而且可以正交对角化;从而为二次型化标准型
提供了一种重要方法:正交变换法。由二次型与实
对称矩阵的一一对应关系,将二次型的讨论转化为
矩阵的讨论,并讨论了正定二次型。
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第十五页,共21页。
第五章主要方法
一) 方阵的特征值与特征向量的求法
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第十六页,共21页。
二 ) 用正交方阵将方阵化为对角阵的方法
(1).求A 的特征值;
(2).求A 的特征值对应的n 个线性无关的特征向量;
(3). 将重特征值所对应的特征向量正交化,连同单特征值所对应的特征向量一起就得到两两正交的特征向量;
(4). 将 (3) 中 n 个特征向量单位化,得到 n 个两两正交的单位特征向量;
(5). 以这些特征向量作为列向量的矩阵就是所求的正交矩阵,且有
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第十七页,共21页。
三) 化二次型为标准型的方法
(1).正交变换法
1 .写出二次型对应的矩阵A .
2 .将A化为对角阵,求出正交阵P .
3 .写出标准型,且正交变换为X=PY .
(2).配方法
,直接配方;
,化成含有平方项,再配方;
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四 判定矩阵与二次型为正定的方法

2. 用霍尔维兹定理: A 的各阶主子式都为正,
则A 是正定的;
3. 用A的特征值: A 的特征值全为正,则A
是正定的;
化A所对应的二次型为标准形,根据标准形
中的正平方项个数判断;
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