Пример 2. Привести квадратичную форму к каноническому виду с помощью ортогональной матрицы и найти ее.
Решение. Матрица данной квадратичной формы имеет вид . Запишем систему типа (2.39) для нахождения собственных чисел и собственных векторов
(2.49)
Характеристическое уравнение данной системы имеет вид
или (2 – λ) (5 – λ) – 4 = 0.
Решив данное уравнение, находим λ1 = 6, λ2 = 1. Значит канонический вид данной квадратичной формы является .
Найдем ортогональную матрицу.
Столбцами ортогональной матрицы, которая приводит квадратичную форму к каноническому виду, является ортонормированный собственные вектор-столбец матрицы A.
Сначала найдем нормированный собственный вектор-столбец матрицы A с собственным значением λ1 = 6. Для этого из системы (2.49) имеем систему для нахождения координат вектора:
Из данной системы находим x2 = 2x1 или u2 = 2u1. Значит, при произвольном u1, отличном от нуля, столбец является собственным вектором-столбиком матрицы A, а столбец является нормированным собственным вектором-столбиком матрицы A. Здесь использовано, что .
Аналогично находим вектор-столбец матрицы A с собственным значением λ2 = 1, а именно из системы:
Находим x1 = –2x2 или при произвольном s, отличном от нуля, столбец является собственным вектором матрицы A. Столбец является нормированным собственным вектором матрицы A. Значит, искомая матрица имеет вид:
Замечание. Легко проверить, что для данного примера 2.
Рассмотрим на примере еще один метод приведения квадратичной формы к каноническому виду.
Метод Лагранжа приведения квадратичной формы к каноническому виду заключается в последовательном выделении полных квадратов.
Do'stlaringiz bilan baham: |