VI.6

Квадратичные формы

[10/100%]
Показать
LaTeX
Задача VI.6.1

Значение билинейной функции b в некотором базисе записано как многочлен от координат ξi\xi^{i} и ηj\eta^{j} векторов xx и yy :

b(x,y)=ξ1η1+ξ1η2−2ξ2η1+4ξ2η2+3ξ1η3+ξ3η3. \mathrm{b}(x, y)=\xi ^{1} \eta ^{1}+\xi ^{1} \eta ^{2}-2 \xi ^{2} \eta ^{1}+4 \xi ^{2} \eta ^{2}+3 \xi ^{1} \eta ^{3}+\xi ^{3} \eta ^{3} .

Напишите матрицу этой билинейной функции, если пространство

?
(а)

трехмерное

(б)

четырехмерное.

Задача VI.6.2

Как изменится матрица билинейной функции из задачи 1(a)1(a), если перейти к базису e1′=e1+e2,e2′=e2+e3,e3′=e3e_{1}^{\prime }=e_{1}+e_{2}, e_{2}^{\prime }=e_{2}+e_{3}, e_{3}^{\prime }=e_{3} ?

?
Задача VI.6.3

Напишите матрицу квадратичной формы (ξ1)2+ξ1ξ2+(ξ2)2\left(\xi^{1}\right)^{2}+\xi^{1} \xi^{2}+\left(\xi^{2}\right)^{2}.

?
Задача VI.6.4

Приведите к каноническому виду квадратичную форму с матрицей

?
(а)

∥123245358∥\left\| \begin{array}{lll}1 & 2 & 3 \\ 2 & 4 & 5 \\ 3 & 5 & 8\end{array}\right\|

(б)

∥123245359∥\left\| \begin{array}{lll}1 & 2 & 3 \\ 2 & 4 & 5 \\ 3 & 5 & 9\end{array}\right\| и найдите матрицу перехода к каноническому базису.

Задача VI.6.5

Нуль-пространством симметричной билинейной функции b называется множество векторов xx, таких что для любых yy выполнено b(x,y)=0\mathrm{b}(x, y)=0. Проверьте, что это линейное подпространство. Как связана его размерность s с рангом b? Какой будет матрица функции b в базисе, последние s векторов которого лежат в нуль-пространстве?

?
Задача VI.6.6

BnB n-мерном пространстве заданы mm квадратичных форм. При каком условии существует базис, в котором они все могут быть представлены как многочлены от первых k<nk<n координат вектора?

?
Задача VI.6.7

Пусть AA — квадратная матрица порядка nn и ранга rr. У квадратичной формы с матрицей ATAA^{T} A определите

?
(а)

ранг

(б)

индекс.

Задача VI.6.8

Квадратичная форма с матрицей B положительно определена тогда и только тогда, когда найдется невырожденная верхняя треугольная матрица RR, такая что B=RTRB=R^{T} R. Докажите это.

?
Задача VI.6.9

Дана квадратичная форма k. При каком условии найдется ненулевой вектор xx, для которого k(x)=0\mathrm{k}(x)=0 ?

?
Задача VI.6.10

Какому необходимому и достаточному условию должны удовлетворять главные миноры отрицательно определенной квадратичной формы?

?