Симметрические билинейные, эрмитовы и квадратичные функции
[35/63%]Какие из билинейных функций задачи 37.1 являются симметрическими?
Какие из полуторалинейных функций задачи 37.5 являются эрмитовыми?
Является ли функция из 37.18, б) эрмитовой?
Является ли функция из 37.20, б) эрмитовой?
Не производя вычислений, выяснить, эквивалентны ли билинейные функции , .
Не производя вычислений, выяснить, для какой из билинейных функций существует базис, в котором матрица этой функции диагональна:
;
.
Доказать, что для ортогональных дополнений к пространствам относительно невырожденной симметричной (эрмитовой) функции справедливы равенства:
;
;
.
Найти ортогональное дополнение к линейной оболочке относительно билинейной функции с матрицей , если:
.
Найти ортогональное дополнение к линейной оболочке относительно эрмитовой функции с матрицей , если:
Методом Якоби найти канонический вид симметрических билинейных функций:
;
.
Методом Якоби выяснить эквивалентность билинейных функций с матрицами
над полем вещественных чисел;
над полем рациональных чисел.
Какие из симметрических билинейных функций задач 37.1 и 37.5 являются положительно определёнными?
При каких значениях следующие квадратичные функции являются положительно определёнными:
;
;
;
;
;
?
Доказать, что для любой положительно определённой симметрической билинейной (эрмитовой) функции выполнено неравенство
причём равенство имеет место тогда и только тогда, когда , где — неотрицательные вещественные числа, не равные нулю одновременно.
Не применяя критерия Сильвестра, доказать, что для положительной определенности квадратичной функции условие является необходимым, но не достаточным.
При каких значениях являются отрицательно определёнными квадратичные функции:
;
;
;
?
Найти симметрическую билинейную (эрмитову) функцию, ассоциированную с квадратичной функцией:
;
;
;
.
Найти симметрическую билинейную функцию, ассоциированную с квадратичной функцией , где:
;
.
Эквивалентны ли над полем вещественных чисел квадратичные функции:
и ;
и
Найти нормальный вид квадратичных функций:
;
;
;
;
;
;
, где не все числа равны
;
;
;
;
.
Эквивалентны ли над полем комплексных чисел квадратичные функции:
и ;
и ?
Пусть — отображение вещественного векторного пространства в поле , для которого существуют такие квадратичные функции и билинейная функция , что
для любых и . Доказать, что — квадратичная функция.
Пусть — линейные функции. Доказать, что положительный индекс инерции функции
не превосходит , а отрицательный индекс не превосходит .
Найти положительный и отрицательный индексы инерции:
квадратичной функции на пространстве ;
квадратичной функции на пространстве .
Пусть — невырожденная симметрическая билинейная (эрмитова) функция на пространстве размерности . Доказать, что если функция не является нулевой на двумерном подпространстве , то существует такое трехмерное подпространство , на котором ограничение функции невырождено.
Пусть — невырожденная симметрическая билинейная (эрмитова) функция, имеющая отрицательный индекс инерции, равный 1, и для некоторого вектора . Доказать, что ограничение на любое подпространство, содержащее , невырождено.
Пусть — невырожденная симметрическая билинейная (эрмитова) функция на пространстве размерности . Доказать, что всякий изотропный вектор лежит в пересечении двух двумерных подпространств, на каждом из которых ограничение функции невырождено.
Доказать, что размерность максимального изотропного подпространства относительно невырожденной симметрической билинейной (эрмитовой) функции равна наименьшему из её положительного и отрицательного индексов инерции.
Найти положительный и отрицательный индексы инерции невырожденной квадратичной функции на -мерном векторном пространстве, обладающем -мерным вполне изотропным подпространством.
Пусть невырожденная квадратичная функция на -мерном пространстве является нулевой на -мерном подпространстве . Доказать, что:
существует такое -мерное подпространство , что
в некотором базисе функция имеет вид
Доказать, что если в симметрической матрице некоторый главный минор порядка отличен от нуля, а все окаймляющие его главные миноры порядков и равны нулю, то ранг этой матрицы равен .
Доказать, что вещественная симметрическая (комплексная эрмитова) матрица может быть представлена в виде (соответственно ), где — квадратная матрица, тогда и только тогда, когда все главные миноры матрицы неотрицательны.
Найти размерность пространства симметрических билинейных функций от переменных.
Сопоставим каждому (неориентированному) графу с вершинами квадратичную функцию
положив
и рассмотрим графы
(число вершин графа равно , графа равно ). Доказать, для графов функция положительно определена, а для графов положительно полуопределена: для любого .
Пусть — невырожденная квадратичная функция на пространстве над произвольным полем . Доказать, что если существует ненулевой вектор , для которого , то отображение сюръективно.
Пусть — эрмитова неотрицательно определённая функция, причём для некоторого . Доказать, что для всех .
Пусть — положительно определённая эрмитова функция, причём для некоторого . Доказать, что .