2x1^2+ax3^2+2x3x2经正交变换x=py可化为标准型y1^2+by2^2-y3^2求a
时间: 2023-11-13 17:52:29 浏览: 75
根据正交变换的性质,对于矩阵A和正交矩阵Q,有QAQ^T是一个对称矩阵。因此,我们可以利用这个性质来解题。
首先,将表达式2x1^2+ax3^2+2x3x2用矩阵表示为x^TAx,其中A为对称矩阵:
A = [2 0 2; 0 0 a; 2 a 0]
然后进行正交变换x=py,得到:
y^TPT^TAPTpy = y^TBTy
其中P为正交矩阵,P^T为P的转置,T为P的逆矩阵,B为标准型对应的对角矩阵:
B = [1 0 0; 0 1 0; 0 0 -1]
代入A和B的值,有:
y^TPT^T[2 0 2; 0 0 a; 2 a 0]py = y^T[1 0 0; 0 1 0; 0 0 -1]y
化简得:
2y1^2 + ay2^2 + 2ay1y3 - y3^2 = y1^2 + y2^2 - y3^2
即:
y1^2 + (a-1)y2^2 + 2ay1y3 - y3^2 = 0
由于P是正交矩阵,因此y1^2 + y2^2 + y3^2 = x^Tx。而x^Tx的值不受正交变换的影响,因此为了方便计算,我们可以将左右两边同时除以x^Tx,得到:
(y1/x1)^2 + (y2/x2)^2 + (y3/x3)^2 = 1
将y1^2 + y2^2 + y3^2 = x^Tx代入,得到:
(y1/x1)^2 + (y2/x2)^2 + (y3/x3)^2 = 1
将标准型y1^2+by2^2-y3^2代入,得到:
(y1/x1)^2 + (b-1)(y2/x2)^2 - (y3/x3)^2 = 1
因此,我们可以得到:
b-1 = a-1 = 0
即:
a = b = 1
因此,答案为a=1。
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