Section02_标准化
配方法
- f(x1,x2,x3)=x12+2x1x2−2x2x3−5x32
A=(11010−10−1−5),X=(x1x2x3)f=X⊺AXf(x1,x2,x3)=(x1+x2)2−(x2+x3)2−4x32令⎩⎨⎧y1=x1+x2y2=x2+x3y3=x3⇒⎩⎨⎧x1=y1−y2+y3x2=y2−y3x3=y3 即X=PYP=(100−1101−11)可逆f=X⊺AXX=PYY⊺(P⊺AP)Y=y12−y22−4y32
- f(x1,x2,x3)=x12+2x1x2−2x1x3−3x32
P=(11−1100−10−3),X=(x1x2x3)f=X⊺AXf(x1,x2,x3)=(x1+x2−x3)2+2x2x3−x22−4x32=(x1+x2−x3)2−(x2−x3)2−3x32令⎩⎨⎧y1=x1+x2−x3y2=x2−x3y3=x3⇒⎩⎨⎧x1=y1−y2x2=y2+y3x3=y3 即X=PYP=(100−110011)可逆f=X⊺AXX=PYY⊺(P⊺AP)Y=y12−y22−3y32
正交变化法
步骤
- f=X⊺AX,A⊺=A
- det(λE−A)=0⇒λ1,⋯,λn
- (λiE−A)X=0⇒α1,⋯,αn
- α1,⋯,αn正交化标准化γ1,⋯,γn
- Aγ1=λ1γ1,⋯,Aγn=λnγn
- 令 Q=(γ1⋯γn), Q⊺Q=E, Q⊺AQ=⎝⎛λ1⋱λn⎠⎞
- f=X⊺AXX=QYY⊺(Q⊺AQ)Y=λ1y12+⋯+λnyn2
例题
- f(x1,x2,x3)=4x1x2+4x1x3+4x2x3
∴∴∴∴A=(022202220),X=(x1x2x3)⇒f=X⊺AXdet(λE−A)=∣∣λ−2−2−2λ−2−2−2λ∣∣=(λ−4)∣∣1001λ+2010λ+2∣∣=(λ−4)(λ+2)2λ1=4,λ2=λ3=−24E−A=(4−2−2−24−2−2−24)→(100010−1−10)λ=4对应的无关特征向量α1=(111)2E+A→(100100100)λ=−2对应的无关特征向量α2=(−110),α3=(−101)β1=α1,β2=α2,β3=α3−(β2,β2)(β2,α3)β2=(−21−211)γ1=33β1,γ2=22β2,γ3=36β3令Q=(γ1γ2γ3)=(333333−22220−66−6636),Q⊺Q=Ef=X⊺AXX=QYY⊺(Q⊺AQ)Y=4y12−2y22−2y32