高等代数这两题计算题怎么写求给个过程,谢谢哈!!
第1题
(1)二次型矩阵A=
0 1 0 0
1 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
(2)
|λI-A|=
λ -1 0 0
-1 λ 0 0
0 0 λ -1
0 0 -1 λ
按照第1行展开,或者使用分块矩阵的方法求行列式,得到
=(λ²-1)²
令其等于0,解得λ=1(两重特征值)或-1(两重特征值)
将特征值λ=1,代入特征矩阵,解相应的线性方程组(I-A)X=0,得到基础解系
(1 1 0 0)T (0 0 1 1)T
将特征值λ=-1,代入特征矩阵,解相应的线性方程组(-I-A)X=0,得到基础解系
(1 -1 0 0)T (0 0 1 -1)T
因此得到线性无关的特征向量
(1 1 0 0)T , (0 0 1 1)T , (1 -1 0 0)T , (0 0 1 -1)T
(3)
显然(1 1 0 0)T , (0 0 1 1)T , (1 -1 0 0)T , (0 0 1 -1)T
这4个特征向量,之间都是正交的,
下面将其全部单位化,得到
(1/√2 1/√2 0 0)T , (0 0 1/√2 1/√2)T , (1/√2 -1/√2 0 0)T , (0 0 1/√2 -1/√2)T
显然矩阵P=((1/√2 1/√2 0 0)T , (0 0 1/√2 1/√2)T , (1/√2 -1/√2 0 0)T , (0 0 1/√2 -1/√2)T),是正交矩阵,且可以使得
P⁻¹AP=Λ=diag(1,1,-1,-1)
因此令T=P,可使得作正交线性替换X=TY,使得二次型化成标准型
y1²+y2²-y3²-y4²
第四大题
设过渡矩阵为P,则可以使用初等行变换来求:
1 2 1 1 2 2
0 1 1 2 2 -1
1 0 1 -1 -1 -1
第3行, 加上第1行×-1
1 2 1 1 2 2
0 1 1 2 2 -1
0 -2 0 -2 -3 -3
第1行,第3行, 加上第2行×-2,2
1 0 -1 -3 -2 4
0 1 1 2 2 -1
0 0 2 2 1 -5
第1行,第2行, 加上第3行×1/2,-1/2
1 0 0 -2 -3/2 3/2
0 1 0 1 3/2 3/2
0 0 2 2 1 -5
第3行, 提取公因子2
1 0 0 -2 -3/2 3/2
0 1 0 1 3/2 3/2
0 0 1 1 1/2 -5/2
得到矩阵P
-2 -3/2 3/2
1 3/2 3/2
1 1/2 -5/2