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简答题

设A为实对称矩阵,二次型f在正交变换下的标准形已知,求矩阵的特征值及对应的特征向量,并构造正交矩阵Q。

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答案:

解析:

(Ⅰ)根据题目给出的二次型和矩阵A的性质,我们可以列出关于a的方程。由于矩阵A是实对称矩阵,我们知道它的特征值都是实数。根据题目给出的二次型在正交变换下的标准形和矩阵A的行列式值,我们可以列出关于a的方程并求解得到a的值。具体地,我们可以根据二次型的标准形和矩阵A的行列式值的性质,得到方程 a - (-1) - (-3) = -4,解这个方程我们就可以得到 a = 2。

(Ⅱ)求正交矩阵Q,我们需要找到矩阵A的特征值和特征向量。特征向量是满足方程 (A-λI)α=0 的非零向量,其中λ是特征值,α是对应的特征向量。由于矩阵A是实对称矩阵,它的特征值是实数,特征向量相互正交。我们可以通过求解方程 (A-λI)α=0 得到特征向量。由于题目已经给出了一个特征向量 ,我们可以通过这个信息来求解其他特征值和特征向量。最后,我们可以构造正交矩阵Q,其中每一列都是特征向量。由于特征向量相互正交,所以构造出的矩阵Q是正交矩阵。

创作类型:
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