Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Приведение квадратичных форм (симметричных билинейных форм, эрмитовых форм) к простейшему виду.
4.4.1 Метод выделения квадратов (Лагранжа). Базис называется каноническим для симметричной (эрмитовой) билинейной функции, если ее матрица в этом базисе диагональная. Теорема 4.8 Лагранжа. Для любой эрмитовой функции существует канонический базис. Доказательство проведём индукцией по рангу r матрицы эрмитовой формы F. Если r =0, то матрица нулевая, утверждение очевидно. Допустим, что теорема верна для r -1. Докажем ее истинность для r. Рассмотрим три случая а) , тогда положим и , где k >1. В данном случае матрица перехода S будет отличаться от единичной матрицы только первой строкой, равной и S [ x ]=[ x ’], Q [ x ’]=[ x ], где . Матрица Q отличается от единичной матрицы только первой строкой, равной (1, ,…, ). После замены координат, получим матрицу билинейной формы , которая имеет следующий блочный вид . Поскольку ранг равен r -1, то по предположению индукции эрмитову матрицу можно привести к каноническому виду. Пусть . Тогда и теорема в этом случае доказана. б) и существует k, что переставим первый и k базисные вектора, и далее перейдем к пункту а). в) для всех k и найдётся не нулевой элемент , где . Возможны два случая: 1. тогда прибавим к k базисному вектору l базисный вектор и получим случай б) 2. тогда прибавим к k базисному вектору l базисный вектор, умноженный на i, и получим случай б). Теорема доказана. Базис эрмитовой билинейной функции f (x,y) называется нормальным, если матрица билинейной функции в этом базисе имеет диагональный вид, и ее главная диагональ равна (1,..,1,-1,..,-1,0..,0). Для отыскания матрицы перехода можно поступать следующим образом. Припишем к матрице F единичную матрицу справа. Затем будем производить элементарные преобразования со строками расширенной матрицы и столбцами матрицы F. Причем, если к строке k прибавим строку j, умноженную на число , то затем к столбцу k прибавим столбец j, умноженный на число . После приведения матрицы F к диагональному виду справа будет расположена матрица, все элементы которой комплексно сопряжены к матрице перехода. Следствие 4.11 Для эрмитовой формы существует нормальный базис если поле R или C. Доказательство. Построим канонический базис. Далее, если , то умножим j базисный вектор на число . Затем перестановкой базисных векторов приведем матрицу к нормальному виду.
Следствие 4.12 Если все угловые миноры матрицы F отличны от нуля, то существует верхняя треугольная матрица Q, которая приводит F к диагональному виду. Доказательство проведем индукцией по рангу F. По теореме Лагранжа существует матрица Q, приводящая F к диагональному виду. Докажем, что она верхняя треугольная матрица. Обозначим через угловой минор j -го порядка матрицы F. Так как , то выполняется пункт а) теоремы Лагранжа. Матрица перехода Q верхняя треугольная. Угловой минор матрицы порядка k- 1, умноженный на , равен (угловому минору порядка k матрицы F). По предположению индукции, найдется верхняя треугольная матрица Q’, приводящая матрицу к диагональному виду. Но тогда - верхняя треугольная матрица, а - диагональная матрица. 4.4.2 Приведение квадратичных форм к нормальному виду элементарными преобразованиями Симметричные матрицы A и F назовем конгруэнтными, если найдется невырожденная матрица P, что . Матрицы билинейной формы в различных базисах конгруэнтны. Из теоремы Лагранжа вытекает, что симметричная квадратная матрица конгруэнтна диагональной матрице diag (1,…,1.-1,…,-1,0,…,0). Опишем алгоритм приведения симметричной квадратной матрицы F к диагональному виду элементарными преобразованиями. Отметим, если мы совершаем какие то действия со строками матрицы F, то те же самые действия надо совершить и со столбцами матрицы. Номера столбцов будут указываться в квадратных скобках, а номера строк – в круглых скобках. 1. Положим r =1. 2. Если , то перейдем на шаг 4, иначе шаг 3. 3. Положим , , где . Затем увеличим r на 1 и вернемся на шаг 2. 4. Если найдется i, что , то положим , и вернемся на шаг 2. В противном случае перейдем на шаг 5. 5. Если для всех i,j > r справедливо неравенство , то алгоритм работу закончил. В противном случае найдутся номера i,j, для которых . Тогда переставим строки и столбцы и вернемся на шаг 2. Легко проверить, что предложенный алгоритм построит диагональную матрицу конгруэнтную исходной матрице. Преобразованиями вида , можно добиться, чтобы на главной диагонали стояли только 0,1,-1. Перестановками строк и столбцов элементы матрицы, стоящие по главной диагонали, можно расположить в порядке не возрастания.
Если приписать справа единичную матрицу, то элементарные преобразования можно запомнить в ней.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 135; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.113.30 (0.005 с.) |