线性代数 第五章——相似矩阵与二次型

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一、向量的内积与正交性

1、向量的内积

(1)定义:

​

(2)性质:

​

2、向量的长度

(1)定义:

​

(2)单位向量与单位化:

​

3、向量的正交

​

4、施密特正交法

一个线性无关的向量组不一定能作为一个规范正交基,但能使用施密特正交法将其转化为一个规范正交基(前提是向量组中所含的向量数等于向量维数),或者转化为互相正交的向量组,以下即为施密特正交法的操作步骤

​

5、正交矩阵

(1)定义:

​

(2)性质:

​

6、例题

​

二、方阵的特征值与特征向量

1、特征值与特征向量的定义

​

2、特征值与特征向量的求法

(1)求解步骤:

​

(2)求解步骤说明:

​

(3)特例:

​

3、特征值与特征向量的性质

​

​

​

​

​

​

4、例题

三、相似矩阵与对角化

1、相似矩阵的定义

2、相似矩阵的性质

3、方阵的对角化

(1)可对角化的定义:

(2)方阵可对角化的两个充要条件(满足一个充要条件即可,或者说两个充要条件和方阵可对角化互为充要条件):

①一个充要条件:

②另一个充要条件:

(3)方阵可对角化的充分条件:

4、例题

四、对称矩阵的对角化

1、对称矩阵的特征值与特征向量

2、对称矩阵对角化的步骤

3、例题

五、二次型及标准形

1、二次型的定义及矩阵表示

(1)二次型的定义:

(2)二次型的矩阵表示:

2、二次型的标准形

(1)二次型的标准形的定义:

(2)规范形:

在二次型的标准形中,若平方项的系数只有1、-1和0,则称此标准形为规范形

标准形与其对应的规范形的正/负惯性指数相同,其对应的规范形可由换元法求出,即通过换元将标准形中每一项的非零系数转换为1或-1

3、化二次型为标准形

(1)可逆变换与正交变换:

(2)合同矩阵:

(3)化二次型为标准形的两种方法:

①正交变换法:

②配方法:

(4)二次型的标准形不唯一,但规范形唯一。

4、例题

六、正定二次型

1、正定二次型的定义

2、正定二次型的判别

3、例题

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