diff --git a/linear-algebra/exercise/3-vector/vector.pdf b/linear-algebra/exercise/3-vector/vector.pdf index b962d7c..1ffa8c0 100644 Binary files a/linear-algebra/exercise/3-vector/vector.pdf and b/linear-algebra/exercise/3-vector/vector.pdf differ diff --git a/linear-algebra/exercise/3-vector/vector.tex b/linear-algebra/exercise/3-vector/vector.tex index 4882126..25059db 100644 --- a/linear-algebra/exercise/3-vector/vector.tex +++ b/linear-algebra/exercise/3-vector/vector.tex @@ -218,16 +218,26 @@ $r(A)=r(B)=r(A|B)$,所以需要计算三个向量组构成的矩阵的秩就 \section{向量空间} -\textbf{例题:}设$R^3$中有两个基$A$:$\alpha_1=[1,1,0]^T$,$\alpha_2=[0,1,1]^T$,$\alpha_3=[1,0,1]^T$,基$B$:$\beta_1=[1,0,0]^T$,$\beta_2=[1,1,0]^T$,$\beta_3=[1,1,1]^T$。 +% \textbf{例题:}设$R^3$中有两个基$A$:$\alpha_1=[1,1,0]^T$,$\alpha_2=[0,1,1]^T$,$\alpha_3=[1,0,1]^T$,基$B$:$\beta_1=[1,0,0]^T$,$\beta_2=[1,1,0]^T$,$\beta_3=[1,1,1]^T$。 -(1)求基$B$到基$A$的过渡矩阵。 +% (1)求基$B$到基$A$的过渡矩阵。 -(2)已知$\xi$在基$B$下的坐标为$[1,0,2]^T$,求$\xi$在基$A$下的坐标。 +% (2)已知$\xi$在基$B$下的坐标为$[1,0,2]^T$,求$\xi$在基$A$下的坐标。 -(1)解:过渡矩阵为$A=BC$,即$B^{-1}A=C$。 +% (1)解:过渡矩阵为$A=BC$,即$B^{-1}A=C$。 -(2)解:令在基$A$下的坐标为$(x_1,x_2,x_3)^T$。 +% (2)解:令在基$A$下的坐标为$(x_1,x_2,x_3)^T$。 -$\therefore\xi=A(x_1,x_2,x_3)^T=B(1,0,2)^T$,$(x_1,x_2,x_3)^T=A^{-1}B(1,0,2)^T$。 +% $\therefore\xi=A(x_1,x_2,x_3)^T=B(1,0,2)^T$,$(x_1,x_2,x_3)^T=A^{-1}B(1,0,2)^T$。 + +\subsection{基坐标} + +对于任意向量$\alpha=\xi_ix_i=\eta_iy_i$,$\xi_i$、$\eta_i$为基,$x_i$、$y_i$为向量基$\xi_i$、$\eta_i$下的坐标。 + +\subsection{过渡矩阵} + +对于两个基$\eta_i$、$\xi_i$,$\eta_i=\xi_iC$的$C$为$\xi_i$到$\eta_i$的过渡矩阵,该式子为基变换公式。 + +所以得到$x=Cy$,这个公式为坐标变换公式。 \end{document} diff --git a/linear-algebra/exercise/6-quadratic-form/quadratic-form.pdf b/linear-algebra/exercise/6-quadratic-form/quadratic-form.pdf index 0051d32..91eca6d 100644 Binary files a/linear-algebra/exercise/6-quadratic-form/quadratic-form.pdf and b/linear-algebra/exercise/6-quadratic-form/quadratic-form.pdf differ diff --git a/linear-algebra/exercise/6-quadratic-form/quadratic-form.tex b/linear-algebra/exercise/6-quadratic-form/quadratic-form.tex index f0a2369..4987e21 100644 --- a/linear-algebra/exercise/6-quadratic-form/quadratic-form.tex +++ b/linear-algebra/exercise/6-quadratic-form/quadratic-form.tex @@ -258,6 +258,93 @@ $\therefore\Lambda=\left(\begin{array}{ccc} & & 10 \end{array}\right)(y_1,y_2,y_3)^T=y_1^2+y_2^2+10y_3^2$ +\section{合同} + +\subsection{合同判断} + +合同只有两种判断方式: + +\begin{enumerate} + \item 秩相同,正(负)惯性系数相同。 + \item 正负惯性系数都相同。 +\end{enumerate} + +\textbf{例题:}设$A=\left[\begin{array}{ccc} + 1 & 2 & 0 \\ + 2 & 1 & 0 \\ + 0 & 0 & 1 +\end{array}\right]$,与$A$合同的是()。 + +$A.\left[\begin{array}{ccc} + 1 & 0 & 0 \\ + 0 & 1 & 0 \\ + 0 & 0 & 1 +\end{array}\right]$\;$B.\left[\begin{array}{ccc} + 1 & 0 & 0 \\ + 0 & 1 & 0 \\ + 0 & 0 & -1 +\end{array}\right]$\;$C.\left[\begin{array}{ccc} + 1 & 0 & 0 \\ + 0 & -1 & 0 \\ + 0 & 0 & -1 +\end{array}\right]$\;$D.\left[\begin{array}{ccc} + -1 & 0 & 0 \\ + 0 & -1 & 0 \\ + 0 & 0 & -1 +\end{array}\right]$ \medskip + +解:从四个选项,由于是常量矩阵,所以由对角线元素的正负号可以得出这四个的惯性系数分别为$(3,0)$、$(2,1)$、$(1,2)$、$0,3$(前面为正惯性系数,后面为负惯性系数)。 + +且每个选项的秩都是3。 + +\subsubsection{配方法} + +即将二次型配方为标准型,然后求该矩阵的秩和惯性系数。 + +解:经过配方$f=(x_1+2x_2)^2-3x_2^2+x_3^2$,由于有三个平方项,所以矩阵秩为3,正惯性系数为2,与$B$相同。 + +\subsubsection{特征值法} + +即根据特征方程进行正交变换得到正负惯性系数。 + +解:求$A$的特征值,得到$\lambda_1=1$、$\lambda_2=3$、$\lambda_3=-1$,所以正交变换后标准形为$y_1^2+3y_2^2-y_3^2$,惯性系数与$B$相同。 + +\subsection{可逆矩阵} + +已知$A\simeq\Lambda$,则$C^TAC=\Lambda$。即$f=x^TAx=y^T\Lambda y$,得到$x=Cy$。 + +\textbf{例题:}已知$A=\left[\begin{array}{ccc} + 1 & 0 & 0 \\ + 0 & -4 & 0 \\ + 0 & 0 & \dfrac{1}{9} +\end{array}\right]$合同于$\Lambda=\left[\begin{array}{ccc} + 1 & 0 & 0 \\ + 0 & 1 & 0 \\ + 0 & 0 & -1 +\end{array}\right]$,求$C^TAC=\Lambda$中的$C$。 + +解:已知$A$,则可得二次型$f=x^TAx=[x_1,x_2,x_3]A[x_1,x_2,x_3]^T=x_1^2-4x_2^2+\dfrac{1}{9}x_3^2$,规范化让这个二次型与$\Lambda$转换的二次型相等,由于正负惯性系数相同,平方必然是正数,所以符号对齐,令$x_1^2=y_1^2$、$4x_2^2=y_3^2$、$\dfrac{1}{9}x_3^2=y_2^2$。 + +解得$x_1=y_1$,$x_2=\dfrac{1}{2}y_3$,$x_3=3y_2$,即$\left[\begin{array}{c} + x_1 \\ + x_2 \\ + x_3 +\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc} + 1 \\ + & & \dfrac{1}{2} \\ + & 3 +\end{array}\right]\left[\begin{array}{c} + y_1 \\ + y_2 \\ + y_3 +\end{array}\right]$。 + +所以$x=Cy$,解得$C=\left[\begin{array}{ccc} + 1 \\ + & & \dfrac{1}{2} \\ + & 3 +\end{array}\right]$,此时$f=x^TAx=y^TC^TACy=y^T\Lambda y$。 + \section{正定二次型} \subsection{具体型} @@ -267,7 +354,6 @@ $\therefore\Lambda=\left(\begin{array}{ccc} \item 特征值全部大于0。 \item 配方化为全平方和的标准型,正惯性指数$p=n$(未知数个数)。 \item 矩阵乘法配方为完全平方和,内积$D^TD$不等于0。 - \item 。 \end{enumerate} \subsection{抽象型}