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λ1y12+λ2y22,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(x
1,x
2,x
3)=X
TAX.
由于标准形为λ
1y
12+λ
2 y
22,可知矩阵A有零特征值,即λ
3=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λ
1=-3,λ
2=6,λ
3=0.
当λ
1=一3时,一3E—A→

,得λ
1=一3对应的线性无关的特征向量为α
1=

.
当λ
2=6时,6E—A=

,得λ
2=6对应的线性无关的特征向量α
2=

由0E-A→

,得λ
3=0对应的线性无关的特征向量α
3=

.
规范化得

故正交矩阵Q=

【答案解析】