题目
单选题(共10题,55.0分) 1. (5.0分) 实 二 次 型 f(x_(1),x_(2),x_(3))=3x_(1)^2+4x_(1)x_(2)+4x_(2)^2-4x_(2)x_(3)+5x_(3)^2是()的. A. 正定 B. 负定 C. 半正定 D. 半负定
单选题(共10题,55.0分) 1. (5.0分) 实 二 次 型 $f(x_{1},x_{2},x_{3})=3x_{1}^{2}+4x_{1}x_{2}+4x_{2}^{2}-4x_{2}x_{3}+5x_{3}^{2}$是()的.
A. 正定
B. 负定
C. 半正定
D. 半负定
A. 正定
B. 负定
C. 半正定
D. 半负定
题目解答
答案
为了确定二次型 $ f(x_1, x_2, x_3) = 3x_1^2 + 4x_1x_2 + 4x_2^2 - 4x_2x_3 + 5x_3^2 $ 的性质,我们需要分析其对应的对称矩阵的正定性。二次型可以表示为 $ \mathbf{x}^T A \mathbf{x} $,其中 $ \mathbf{x} = \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix} $ 且 $ A $ 是对称矩阵。对于给定的二次型,矩阵 $ A $ 为:
\[ A = \begin{pmatrix} 3 & 2 & 0 \\ 2 & 4 & -2 \\ 0 & -2 & 5 \end{pmatrix} \]
一个对称矩阵是正定的当且仅当它的所有顺序主子式都是正的。顺序主子式是矩阵的左上角的子矩阵的行列式。对于矩阵 $ A $,顺序主子式为:
1. 第一个顺序主子式: $ \det \begin{pmatrix} 3 \end{pmatrix} = 3 $
2. 第二个顺序主子式: $ \det \begin{pmatrix} 3 & 2 \\ 2 & 4 \end{pmatrix} = 3 \cdot 4 - 2 \cdot 2 = 12 - 4 = 8 $
3. 第三个顺序主子式: $ \det \begin{pmatrix} 3 & 2 & 0 \\ 2 & 4 & -2 \\ 0 & -2 & 5 \end{pmatrix} $
我们计算第三个顺序主子式:
\[ \det \begin{pmatrix} 3 & 2 & 0 \\ 2 & 4 & -2 \\ 0 & -2 & 5 \end{pmatrix} = 3 \left( 4 \cdot 5 - (-2) \cdot (-2) \right) - 2 \left( 2 \cdot 5 - (-2) \cdot 0 \right) + 0 \left( 2 \cdot (-2) - 4 \cdot 0 \right) \]
\[ = 3 (20 - 4) - 2 (10 - 0) + 0 \]
\[ = 3 \cdot 16 - 2 \cdot 10 \]
\[ = 48 - 20 \]
\[ = 28 \]
由于所有顺序主子式都是正的( $ 3 > 0 $, $ 8 > 0 $, $ 28 > 0 $),矩阵 $ A $ 是正定的。因此,二次型 $ f(x_1, x_2, x_3) $ 是正定的。
答案是:$\boxed{A}$