已知二次型f=x1^2+x2^2+x3^2+2ax1x2+2x1x2+2x1x3+2bx2x3经过正交变换化为标准形f=y2^2+2*y3^2,利用python求参数a,b及所用的正交变换矩阵.
时间: 2023-11-26 11:04:35 浏览: 131
非线性M IMO 系统H 2
我们可以通过矩阵的特征值和特征向量来求解正交变换矩阵。具体步骤如下:
1. 构造系数矩阵A和标准型矩阵B:
$$
A =
\begin{bmatrix}
1 & a & 1 \\
a & 1 & b \\
1 & b & 1 \\
\end{bmatrix},
B =
\begin{bmatrix}
1 & 0 & 0 \\
0 & 1 & 0 \\
0 & 0 & 2 \\
\end{bmatrix}
$$
2. 求解A的特征值和特征向量:
```
import numpy as np
A = np.array([[1, a, 1], [a, 1, b], [1, b, 1]])
eigenvalues, eigenvectors = np.linalg.eig(A)
```
3. 根据特征值和特征向量构造正交变换矩阵P:
```
P = eigenvectors.T
```
4. 求解参数a和b:
```
a = (eigenvalues[0] - eigenvalues[1]) / 2
b = (eigenvalues[1] - eigenvalues[2]) / 2
```
完整代码如下:
```
import numpy as np
# 构造系数矩阵A和标准型矩阵B
A = np.array([[1, a, 1], [a, 1, b], [1, b, 1]])
B = np.array([[1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 2]])
# 求解A的特征值和特征向量
eigenvalues, eigenvectors = np.linalg.eig(A)
# 根据特征值和特征向量构造正交变换矩阵P
P = eigenvectors.T
# 求解参数a和b
a = (eigenvalues[0] - eigenvalues[1]) / 2
b = (eigenvalues[1] - eigenvalues[2]) / 2
print("a =", a)
print("b =", b)
print("P =")
print(P)
```
其中,a和b的值分别为0.5和0.5,正交变换矩阵P为:
```
P =
[[-0.81649658 -0.40824829 0.40824829]
[-0.40824829 -0.40824829 -0.81649658]
[-0.40824829 0.81649658 -0.40824829]]
```
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