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多项式正定二次型的求法可以通过以下步骤进行:
确定二次型矩阵
将多项式中的各项系数按照对称矩阵的形式排列,形成对称矩阵A。
对于二次型 ( f(x_1, x_2, ldots, x_n) = ax_1^2 + bx_2^2 + ldots + x_n^2 + d_{12}x_1x_2 + ldots + f_{n-1,n}x_{n-1}x_n ),矩阵A的元素为:
[ A_{ii} = a, quad A_{ii} = b, quad ldots, quad A_{nn} = c ]
对于混合项 ( d_{ij}x_ix_j ),矩阵A的元素为:
[ A_{ij} = A_{ji} = frac{d_{ij}}{2} ]
判断正定性
一个二次型是正定的,如果对于所有非零向量 ( mathbf{x} = (x_1, x_2, ldots, x_n)^T ),都有 ( f(mathbf{x}) >
0 )。
对于矩阵表示的二次型,如果矩阵A的行列式大于0,并且所有顺序主子式也都大于0,则二次型是正定的。
求标准形
通过可逆线性变换,可以将二次型化为标准形,即去掉交叉项,只保留平方项的形式。
标准形可以通过对矩阵A进行合适的正交变换获得,使得A变为对角矩阵。
使用主元法或初等变换
可以使用主元法(如高斯消元法)或初等行变换来求取变换矩阵C和对角化矩阵Λ,从而得到二次型的标准化矩阵。
验证正定性
在得到标准形之后,可以通过检查对角化矩阵Λ的对角元素是否都大于0来验证二次型的正定性。
以上步骤可以帮助你确定一个多项式二次型是否为正定,并且如果需要,还可以将其化为标准形。需要注意的是,正定性的判断和求解过程可能涉及到较为复杂的线性代数知识,包括矩阵理论、特征值和特征向量等概念。