解答题 16.[2017年] 设二次型f(x1,x2,x3)=2x12一x22+ax32+2x1x2—8x1x3+2x2x3在正交变换X=QY下的标准形为λ1y122y22,求a的值及一个正交矩阵.
【正确答案】先求出二次型的矩阵及其特征值,再求出特征向量,规范化后即得正交矩阵.
(1)A=,令X=,则 f(x1,x2,x3)=XTAX.
由于标准形为λ1y122 y22,可知矩阵A有零特征值,即λ3=0,故∣A∣=0,即
∣A∣==一3(a一2)=0,解得a=2.
(2)由∣λE-A∣==λ(λ+3)(λ一6)=0,得λ1=-3,λ2=6,λ3=0.
当λ1=一3时,一3E—A→,得λ1=一3对应的线性无关的特征向量为α1=.
当λ2=6时,6E—A=,得λ2=6对应的线性无关的特征向量α2=
由0E-A→,得λ3=0对应的线性无关的特征向量α3=.
规范化得
故正交矩阵Q=
【答案解析】