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简答题

(Ⅰ)给定二次型f(x₁,x₂,…,xₙ) = x^T Ax,其中矩阵A的元素满足a_{ij} = n(当i=j时)和a_{ij} = -1(当i≠j时)。求此二次型的秩。 (Ⅱ)求一个可逆矩阵P,使得P^-1^AP = Λ,并给出二次型的正惯性指数。

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答案:

解析:

(Ⅰ)根据题目给出的二次型f(x~1~,x~2~,…,x~n~) = -(x~1~+x~2~+…+x~n~)^2,我们可以将其转化为矩阵形式f(x) = x^T Ax,其中矩阵A的元素aij满足:当i=j时,aij = ;当i≠j时,aij = -1。这是一个对称矩阵,其秩等于维度n。

(Ⅱ)对于矩阵A,其特征值问题|λE-A|=0的解给出特征值λ12=…=λn-1=n,以及一个特征值λn=0。对于λ12=…=λn-1=n,我们可以找到对应的特征向量。因此存在可逆矩阵P,使得P^-1^AP是对角矩阵Λ,对角线上的元素为n和n-1个0。正惯性指数表示正特征值的数量,这里只有一个正特征值n,所以正惯性指数为1。

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