如何判断二次型是否正定?

如题所述

判断一个二次型是否正定,可以采用以下几种方法:
1. 求特征值:通过正交变换,将二次型化为标准形后,标准形中平方项的系数就是二次型矩阵的特征值。先求出矩阵的所有特征值,然后根据大于零的特征值个数是否等于 n(矩阵的阶数)来判定二次型的正定性。如果大于零的特征值个数等于 n,则二次型是正定的。
2. 计算顺序主子式:设 A 是二次型的矩阵,A 正定(即二次型正定)的充分必要条件是 A 的各阶顺序主子式都大于零。因此,只需要计算 A 的各阶顺序主子式就可以判断二次型是否正定。
3. 判断正惯性指数:正惯性指数是矩阵的一个指标,表示矩阵对正定二次型的稳定性。如果一个二次型的正惯性指数为 n(矩阵为 n 阶),则该二次型是正定的。
4. 特殊情况直接证明:有些二次型可以通过直接证明其正定性,例如当二次型的系数都是正数时,二次型就是正定的。
需要注意的是,以上方法并非互斥,可以根据实际情况选择合适的方法来判断二次型是否正定。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2023-09-18

正定二次型的定义是:若对任何非零向量x,实二次型,如果对任何x≠0都有(x)>0(显然(0)=0),则称为正定二次型,并称矩阵A是正定的,记之A>0。

二次型是指一个关于n个变量的二次多项式,可以表示为Q(x)=x^TAx的形式,其中x=(x1,x2,...,xn)是n维列向量,A是一个n*n的实对称矩阵。如果A的所有特征值都大于0,则称Q(x)是正定二次型。

正定二次型具有以下性质:Q(x)的取值范围为[0,+∞),即Q(x)的值始终为非负数。当x≠0时,Q(x)>0。正定二次型的矩阵A必须是实对称矩阵,且所有特征值均为正。正定二次型的矩阵A必须是非奇异矩阵,即其行列式不为0。

判定方法:

1、特征值法:对于一个实对称矩阵A,如果其所有特征值均为正,则A是正定矩阵,对应的二次型Q(x)为正定二次型。

如果所有特征值均为负,则A是负定矩阵,对应的二次型Q(x)为负定二次型。如果存在正负特征值,则A是不定矩阵,对应的二次型Q(x)既不是正定二次型也不是负定二次型。

2、主元法:将二次型Q(x)化为标准形式,即Q(x)=λ1y1^2+λ2y2^2+...+λny^n2,其中λ1,λ2,...,λn为A的特征值,y1,y2,...,yn为x在A的特征向量基下的坐标。

如果λ1,λ2,...,λn均为正数,则Q(x)为正定二次型。如果λ1,λ2,...,λn均为负数,则Q(x)为负定二次型。如果存在正负特征值,则QQ(x)既不是正定二次型也不是负定二次型

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