Добавил:
Rumpelstilzchen2018@yandex.ru Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
17
Добавлен:
02.06.2020
Размер:
307.63 Кб
Скачать

1

Билинейные и квадратичные формы

Методические рекомендации.

1.Изучить примеры, приведенные ниже.

2.Выполнить задания, предназначенные для самостоятельного выполнения.

3.Выполнить задачу 2.12. типового расчета.

Пример 1. Записать матрицу заданной квадратичной формы

f (x) 4x12 6x1x2 3x1x3 4x2 x3 x22 3x32 .

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) 4 x2

 

6 x x

3 x x

4 x x 1 x2

3 x2

 

 

1

 

 

1 2

 

1 3

 

2 3

 

2

 

3

 

b11

 

 

2b12 2b21

 

2b13 2b31

 

2b23 2b23

 

b22

 

b33

 

 

4

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

3

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнить самостоятельно. Записать матрицу заданной квадратичной формы

1.f (x) x12 8x1x2 x2 x3 7x22 x32

2.f (x) 2x12 4x1x2 x1x3 2x2 x3 3x22 5x32

3.f (x) x12 x1x2 x1x3 4x2 x3 3x32

4.f (x) x1x2 2x1x3 3x2 x3

Пример 2. Задана матрица некоторой квадратичной формы. Записать саму

1

2

1

 

 

 

 

 

квадратичную форму. A

2

0

1

 

 

1

1

4

 

 

 

Решение. f (x) x12 4x1x2 2x1x3 2x2 x3 4x32

Выполнить самостоятельно. Задана матрица некоторой квадратичной формы. Записать саму квадратичную форму

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

0 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

1

 

 

A

 

 

 

 

1

 

 

5.

A

1

 

3

 

1

 

 

6.

2 7

 

7.

0

2

 

8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

5

 

1 4

 

 

 

 

 

5 1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

2

0

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e1,e2 ,e3 в виде

Пример 3. Квадратичная форма задана в некотором базисе

f (x) x2 6x x

2

2x x

3

4x

2

x

3

x2

. Записать матрицу

заданной

квадратичной

1

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формы и найти ее значение на векторе a ( 1, 2,3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

3

 

0

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) ( 1, 2,3)

3

0

2

 

2

 

 

1

2

1

 

3

 

 

 

 

Выполнить самостоятельно. Для квадратичных форм, заданных матрицами,

найти значения на векторе a из примера 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

3

1

 

 

 

 

 

 

9. A 1

 

 

3

 

1 10.

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1

 

4

 

 

 

 

 

5

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

0

2

1

 

 

 

11.

A

 

2

4

1

 

 

12. A

 

2

0

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример

 

4.

Пусть

 

 

в

базисе

 

{e}

 

 

 

квадратичная форма задана в

виде

f (x) x2

4x2

6x x

2x x . Найти матрицу квадратичной формы в базисе

{f},

1

 

 

3

 

 

1

2

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

заданном координатами своих векторов:

 

f1 e1 , f2

e1 e2 ,

f3 e2 e3

 

3

Решение. Запишем матрицу квадратичной формы в каноническом базисе про-

 

 

1

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

странства:

Ae

 

3

0

0

 

 

 

 

1

0

4

 

 

 

 

 

Напомним, что матрица перехода состоит из координат новых базисных векто-

ров, записанных относительно старого базиса по столбцам.

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

 

 

 

 

 

Матрица перехода: Ce f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0

0 1 3

1 1

1

0

Тогда: A

f

CT A C

 

 

 

1

1

0

 

3 0

0

 

0

1

1

 

e f

e e f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1 1

1 0

4

0

0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Записать квадратичную форму в новом базисе самостоятельно

 

Пример

 

5. Пусть

в

 

 

базисе

{e}

квадратичная

форма

задана в виде

f (x) x12 3x22 2x32 2x1x2 2x1x3 6x2 x3 . Преобразовать квадратичную форму к

новым переменным

y

 

x

x

x

 

 

 

 

1

 

1

2

3

 

 

 

 

y2

 

 

 

x2 x3

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

Преобразуем переменные к виду:

 

 

 

x

 

y

y

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

y2 y3

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

Запишем замену переменных в матричном виде X CY :

x

 

1

1

0 y

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

x2

 

 

0

1 1 y2

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

0 1 y3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

Матрица исходной квадратичной формы 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

0

0 1 1

1 1

1

0

 

Тогда: A

f

CT

A C

 

 

1

1

0

1

3

3

 

0

1

1

 

 

e f

e e f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

0

1 1

3

2

0 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1 1

1 1

1

0

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

4

4

 

0 1

1

 

0

4

0

 

 

0

0

1

 

0

0

1

 

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

Тогда относительно новых переменных y1, y2, y3 квадратичная форма имеет

вид f ( y) y12 4 y22 y32

Выполнить самостоятельно. Для квадратичных форм, заданных матрицами в каноническом базисе пространства, найти квадратичные формы в базисе {f}, заданном

координатами своих векторов: f1 e1 e2 e3 ,

f2 2e1 e3 ,

f3 e2 3e3

2

1

0

 

1

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. A

1

3

1

 

14.

A

2 0

2

 

15.

 

0

1 4

 

 

 

1

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Записать квадратичные формы в новом базисе.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

0

 

 

 

A

2

4

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

0

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке Семинары Пронина Е.В.