急求：用正交线性替换化下列二次型为典范性f(x1,x2,x3)=x1*2+2x2*2+3x3*2-4x1x2-4x2x3(注：x1中的1为下标)

Question

如题所述

Answer 1

解: |A-λE|=
λ-1 2 0
2 λ-2 2
0 2 λ-3

r1-(1/2)(λ-1) - r3
0 -(1/2)(λ-1)(λ-2) -2(λ-2)
2 λ-2 2
0 2 λ-3

第1行提出(λ-2),
按第1列展开
|λE-A| = (λ-2)* (-2)*
-(1/2)(λ-1) -2
2 λ-3

-2 乘到 第1列
|λE-A| = (λ-2)*
λ-1 -2
-4 λ-3
=(λ-2)[(λ-1)(λ-3)-8]
=(λ-2)(λ^2-4λ-5)
=(λ-2)(λ-5)(λ+1).

所以A的特征值为λ1=-1,λ2=2,λ3=5.
对λ1=-1, (A+E)X=0 的基础解系为 a1=(2,2,1)'
对λ2=2, (A-2E)X=0 的基础解系为 a2=(-2,1,2)'
对λ3=5, (A-5E)X=0 的基础解系为 a3=(1,-2,2)'
单位化得:
b1=(2/3,2/3,1/3)'
b2=(-2/3,1/3,2/3)'
b3=(1/3,-2/3,2/3)'

令Q=(b1,b2,b3), 则X=QY为正交变换, 且有 f =-y1^2+2y2^2+5y3^2

Answer 2

令x1=k(x2+x3+x4)
1/3(x2+x3+x4)<=x1<=x2+x3+x4
则1/3<=k<=1
原不等式变形为
(1+k)^2(x2+x3+x4)^2<=4k(x2+x3+x4)x2x3x4
[(1+k)^2/4k](x2+x3+x4)<=x2x3x4①
[(1+k)^2/4k](x2+x3+x4)<=[(1+k)^2/4k](x2+x2+x2)=[(1+k)^2/4k]*3x2
x2x3x4>=2*2*x2=4x2
证①成立
只需证明
[(1+k)^2/4k]*3x2<=4x2
1/4(k+1/k+2)*3<=4
因为f(x)=x+1/x在[1/3,1]上是减函数
所以
1/4(k+1/k+2)*3<=(1/4)*(1/3+3+2)*3=4
因此(x1+x2+x3+x4)^2<=4x1x2x3x4