题目
对于n元二次型xTAx,下述命题中正确的是A. 化xTAx为标准形的坐标变换是唯一的.B. 化xTAx为规范形的坐标变换是唯一的.C. xTAx的标准形是唯一的.D. xTAx的规范形是唯一的.
对于n元二次型xTAx,下述命题中正确的是
A. 化xTAx为标准形的坐标变换是唯一的.
B. 化xTAx为规范形的坐标变换是唯一的.
C. xTAx的标准形是唯一的.
D. xTAx的规范形是唯一的.
题目解答
答案
D. xTAx的规范形是唯一的.
解析
步骤 1:理解二次型的定义
二次型是形如xTAx的多项式,其中x是n维列向量,A是n阶对称矩阵。二次型的矩阵A是实对称矩阵,因此可以进行对角化。
步骤 2:标准形的定义
二次型xTAx的标准形是通过正交变换x=Py得到的,其中P是正交矩阵,使得P^TAP=D,D是对角矩阵。标准形是形如yTDy的二次型,其中y=Px。
步骤 3:规范形的定义
二次型xTAx的规范形是通过非奇异线性变换x=Cz得到的,其中C是非奇异矩阵,使得C^TAC=I,I是单位矩阵。规范形是形如z^Tz的二次型,其中z=C^(-1)x。
步骤 4:分析选项
A.化xTAx为标准形的坐标变换是唯一的。这是错误的,因为标准形的坐标变换不是唯一的,可以通过不同的正交矩阵P得到不同的标准形。
B.化xTAx为规范形的坐标变换是唯一的。这是错误的,因为规范形的坐标变换不是唯一的,可以通过不同的非奇异矩阵C得到不同的规范形。
C.xTAx的标准形是唯一的。这是错误的,因为标准形不是唯一的,可以通过不同的正交矩阵P得到不同的标准形。
D.xTAx的规范形是唯一的。这是正确的,因为规范形是唯一的,可以通过不同的非奇异矩阵C得到相同的规范形。
二次型是形如xTAx的多项式,其中x是n维列向量,A是n阶对称矩阵。二次型的矩阵A是实对称矩阵,因此可以进行对角化。
步骤 2:标准形的定义
二次型xTAx的标准形是通过正交变换x=Py得到的,其中P是正交矩阵,使得P^TAP=D,D是对角矩阵。标准形是形如yTDy的二次型,其中y=Px。
步骤 3:规范形的定义
二次型xTAx的规范形是通过非奇异线性变换x=Cz得到的,其中C是非奇异矩阵,使得C^TAC=I,I是单位矩阵。规范形是形如z^Tz的二次型,其中z=C^(-1)x。
步骤 4:分析选项
A.化xTAx为标准形的坐标变换是唯一的。这是错误的,因为标准形的坐标变换不是唯一的,可以通过不同的正交矩阵P得到不同的标准形。
B.化xTAx为规范形的坐标变换是唯一的。这是错误的,因为规范形的坐标变换不是唯一的,可以通过不同的非奇异矩阵C得到不同的规范形。
C.xTAx的标准形是唯一的。这是错误的,因为标准形不是唯一的,可以通过不同的正交矩阵P得到不同的标准形。
D.xTAx的规范形是唯一的。这是正确的,因为规范形是唯一的,可以通过不同的非奇异矩阵C得到相同的规范形。