Линейные операторы. Корешков Н.А. - 98 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

Пример:
323121
2
3
2
2
2
1
444)( xxxxxxxxxxq +++++=
1. Матрица формы :q
=
122
212
221
A .
2.
Характеристический многочлен 533
2
+++=
λλλλ
EA . Корни
характеристического многочлена:
5,1
321
=
=
=
λ
λ
λ
.
3.
Нахождение фундаментальной системы решений:
А)
1=
λ
. Система приводится к виду: 0
321
=
+
+
xxx . Ее фундамен-
тальная система решений:
)1,0,1(),0,1,1(
21
=
=
ff .
Б)
5=
λ
. Система приводится к виду:
02
02
321
321
=+
=
+
+
xxx
xxx
Ее фундаментальная система решений:
)1,1,1(
3
=
f
.
4.
Так как
()()
0||
3231
== ffff
, то ортогонализуем пару векторов
21
, ff
.
Получим:
(
)
)2,1,1(,0,1,1
21
=
= bb
. Нормируя вектора b
1
, b
2
, f
3
, получим
окончательный ортонормированный базис
=
0,
2
1
,
2
1
1
e
,
=
6
2
,
6
1
,
6
1
2
e ,
=
3
1
,
3
1
,
3
1
3
e .
5.
Квадратичная форма в новом базисе имеет вид:
() () ()
2
3
2
2
2
1
5)( xxxxq
+
=
, матрица перехода к новому базису
=
3
1
6
2
0
3
1
6
1
2
1
3
1
6
1
2
1
T . Непосредственным вычислением можно убе-
диться, что
=
500
010
001
ATT
t
.
 Пример:              q( x) = x12 + x22 + x32 + 4 x1 x2 + 4 x1 x3 + 4 x2 x3

                                                 ⎡1 2 2 ⎤
 1.Матрица формы q :                         A = ⎢ 2 1 2⎥ .
                                                 ⎢⎣2 2 1 ⎥⎦

 2.Характеристический многочлен A − λE = −λ + 3λ2 + 3λ + 5 . Корни

характеристического многочлена: λ1 = λ2 = −1, λ3 = 5 .
 3.Нахождение фундаментальной системы решений:
 А) λ = −1 . Система приводится к виду: x1 + x2 + x3 = 0 . Ее фундамен-
тальная система решений: f1 = ( −1,1,0), f 2 = ( −1,0,1) .
                                                                   − 2 x1 + x2 + x3 = 0
 Б) λ = 5 . Система приводится к виду:                             x1 − 2 x2 + x3 = 0

 Ее фундаментальная система решений:                                   f 3 = (1,1,1) .

 4.Так как ( f1 | f 3 ) = ( f 2 | f 3 ) = 0 , то ортогонализуем пару векторов                           f1 , f 2 .

Получим:         b1 = (− 1,1,0), b2 = (−1,−1,2) .     Нормируя вектора b1, b2, f3, получим
                                                                                                 ⎛ 1 1 ⎞
окончательный                    ортонормированный                            базис        e1′ = ⎜ −  , ,0 ⎟ ,
                                                                                                 ⎝   2 2 ⎠

      ⎛ 1      1 2 ⎞            ⎛ 1 1 1 ⎞
e′2 = ⎜ −   ,−    ,   ⎟ , e3′ = ⎜  , ,  ⎟.
      ⎝   6     6   6 ⎠         ⎝ 3 3 3⎠

 5.Квадратичная форма в новом базисе имеет вид:
 q( x′) = −(x1′ ) − (x2′ ) + 5( x3′ )    ,     матрица         перехода             к     новому     базису
                2          2         2



   ⎡ 1               1      1 ⎤
   ⎢− 2        −
                      6      3⎥
   ⎢                          ⎥
     1              1       1 ⎥
T =⎢                            .   Непосредственным вычислением можно убе-
   ⎢ 2               6       3⎥
   ⎢                2       1 ⎥
   ⎢ 0                        ⎥
   ⎣                 6       3⎦

                            ⎡ − 1 0 0⎤
диться, что         T AT = ⎢⎢ 0 − 1 0⎥⎥ .
                      t

                            ⎢⎣ 0 0 5⎥⎦