diff --git a/素材/谏学高数者十思疏.md b/素材/谏学高数者十思疏.md index 8b93d9f..9b6d18b 100644 --- a/素材/谏学高数者十思疏.md +++ b/素材/谏学高数者十思疏.md @@ -1 +1 @@ -学高数者,诚能见等价,则思加减不能替;将有洛,则思代换以化简;念复合,则思漏层而求导;惧积分,则思不定以加C;乐微分,则思dx而莫忘;忧定积,则思牛莱而相减;虑换元,则思积分上下限;惧级数,则思判别勿用错;项所加,则思无因忽以谬导;式所及,则思无以线而滥用。总此十思,宏兹九章,简能而任之,择善而从之,则牛顿尽其谋,莱氏竭其力,泰勒播其惠,柯西效其忠。文理争驰,学生无事,可以尽数分之乐,可以养高代之寿。 \ No newline at end of file +学高数者,诚能见等价,则思加减不能替;将有洛,则思代换以化简;念复合,则思漏层而求导;惧积分,则思不定以加C;乐微分,则思dx而莫忘;忧定积,则思牛莱而相减;虑换元,则思积分上下限;惧级数,则思判别勿用错;项所加,则思无因忽以谬导;拐所及,则思无因x而漏y。总此十思,宏兹九章,简能而任之,择善而从之,则牛顿尽其谋,莱氏竭其力,泰勒播其惠,柯西效其忠。文理争驰,学生无事,可以尽数分之乐,可以养高代之寿。 \ No newline at end of file diff --git a/编写小组/讲义/正交及二次型(解析版).md b/编写小组/讲义/正交及二次型(解析版).md index 8c2461c..fdccd6c 100644 --- a/编写小组/讲义/正交及二次型(解析版).md +++ b/编写小组/讲义/正交及二次型(解析版).md @@ -129,6 +129,14 @@ $U = \text{span}\{\boldsymbol{\beta}_1,\boldsymbol{\beta}_2,\boldsymbol{\beta}_3 >合同:惯性相同(正惯性指数、负惯性指数、$0$数都相同)且本身也是**实对称矩阵** > $C$ 选项的特征值与 $A$ 相同,然而, $C$ 选项的矩阵不是对称矩阵 +>[!faq] 思考 +>如果一个合同变换不改变特征值,那么这个合同变换一定是正交变换吗? + +>[!done] 思考结论 +>**不一定!** +>举个例子:椭圆 $f(x_1,x_2)=x_1^2+4x_2^2$,其矩阵为 $A=\begin{bmatrix}1&0\\0&4\end{bmatrix}$,特征值为 $1,4$; +>取变换矩阵 $P=\begin{bmatrix}2&0\\0&\frac12\end{bmatrix}$,$B=P^\mathrm TAP=\begin{bmatrix}4&0\\0&1\end{bmatrix}$,$A$ 与 $B$ 特征值相同,但是显然 $P$ 不是正交矩阵; +>从几何意义来说,我们可以这样想象:这个坐标系的 $x_1$ 轴缩短至原来的 $\frac12$, $x_2$ 轴 拉长至原来的 $2$ 倍,得到的结果是 $4y_1^2+y_2^2$,形状与原来相同(在代数上体现为特征值不变) ## 二次型 二次型,顾名思义,就是二次函数,只不过是 $n$ 元函数,当元数比较小时,我们可以清楚地画出它的图像,判断其几何形状,推得相应对的性质,然而一旦维度升高,我们是无法想象其空间几何构型的,只能从代数的角度了解其性质。因此引入二次型矩阵的概念,通过描述矩阵性质,进而得出函数的性质。 @@ -199,6 +207,9 @@ $U = \text{span}\{\boldsymbol{\beta}_1,\boldsymbol{\beta}_2,\boldsymbol{\beta}_3 >1. 求特征值和特征向量; >2. 把特征向量拼接起来成为变换矩阵; >3. 或者把特征向量标准正交化,再拼接起来成为正交变换矩阵。 + +>[!bug] 问题排查 +>在求特征向量的时候,可以检查不同特征值的特征向量是否正交:如果不正交,则求得的结果一定是错误的。可以用这种方法来快速排查潜在的错误。 ##### 求标准形 1. 已知二次型(直接求) >[!example] ([[线代2022秋B|2022]])例题 @@ -320,10 +331,10 @@ $U = \text{span}\{\boldsymbol{\beta}_1,\boldsymbol{\beta}_2,\boldsymbol{\beta}_3 > $\boldsymbol x=\boldsymbol{Cy},\boldsymbol x=\boldsymbol C\begin{bmatrix}0&-1&0\\-1&0&0\\0&0&1\end{bmatrix}\boldsymbol z$,从而$$\boldsymbol x=\boldsymbol C\begin{bmatrix}0&-1&0\\-1&0&0\\0&0&1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}z_1\\z_2\\z_3\end{bmatrix}=\boldsymbol C\begin{bmatrix}-z_2\\-z_1\\z_3\end{bmatrix},$$于是此变换下标准型为$\displaystyle f(x_1,x_2,x_3)=4(-z_2)^2-\frac{1}{2}(-z_1)^2=-\frac{1}{2}z_1^2+4z_2^2.$ >[!done] 该解法的底层逻辑 ->记 $\boldsymbol x=(x_1,x_2,x_3)^T,\boldsymbol y=(y_1,y_2,y_3)^T,\boldsymbol z=(z_1,z_2,z_3)^T, C=\begin{bmatrix}1&2&2\\0&1&2\\0&2&1\end{bmatrix},D=\begin{bmatrix}-2 & -1 & 2\\-1 & 0 & 2\\-2 & 0 & 1\end{bmatrix},$ ->$\boldsymbol x=C\boldsymbol y\Rightarrow \boldsymbol y=C^{-1}\boldsymbol x$ +>记 $\boldsymbol x=(x_1,x_2,x_3)^T,\boldsymbol y=(y_1,y_2,y_3)^T,\boldsymbol z=(z_1,z_2,z_3)^T, C=\begin{bmatrix}1&2&2\\0&1&2\\0&2&1\end{bmatrix},D=\begin{bmatrix}-2 & -1 & 2\\-1 & 0 & 2\\-2 & 0 & 1\end{bmatrix}$, +>$\boldsymbol x=C\boldsymbol y\Rightarrow\boldsymbol y=C^{-1}\boldsymbol x$ >所以 $\boldsymbol y=C^{-1}D\boldsymbol z=\begin{bmatrix}0&-1&0\\-1&0&0\\0&0&1\end{bmatrix}\boldsymbol z$, ->这个就是该解法中那个“魔法矩阵”的来源—— $D$ 是 $C$ 经过 $3$ 次初等列操作的结果. 如果能注意到这一点,那么对 $C^{-1}D$ 的计算将非常快——直接像解法那样写就好了. +>这个就是该解法中那个“魔法矩阵”的来源—— $D$ 是 $C$ 经过 $3$ 次初等列变换的结果. 如果能注意到这一点,那么对 $C^{-1}D$ 的计算将非常快——直接像解法那样写就好了. >$f(x_1,x_2,x_3)=\boldsymbol y^\mathrm T\begin{bmatrix}4&0&0\\0&-\frac{1}{2}&0\\0&0&0\end{bmatrix}\boldsymbol y=\boldsymbol z^\mathrm T\begin{bmatrix}0&-1&0\\-1&0&0\\0&0&1\end{bmatrix}^\mathrm T\begin{bmatrix}4&0&0\\0&-\frac{1}{2}&0\\0&0&0\end{bmatrix}\begin{bmatrix}0&-1&0\\-1&0&0\\0&0&1\end{bmatrix}\boldsymbol z$ >$=\boldsymbol z^\mathrm T\begin{bmatrix}-\frac{1}{2}&0&0\\0&4&0\\0&0&0\end{bmatrix}\boldsymbol z=-\dfrac{1}{2}z_1^2+4z_2^2$ diff --git a/试卷库/线性代数期末真题/线代2014秋A.md b/试卷库/线性代数期末真题/线代2014秋A.md index a7024d1..70f1cfa 100644 --- a/试卷库/线性代数期末真题/线代2014秋A.md +++ b/试卷库/线性代数期末真题/线代2014秋A.md @@ -168,7 +168,6 @@ $$ \left[\left(\frac{1}{2} A\right)^{\mathrm{*}}\right]^{-1}BA^{-1} = 2AB + 4E, $$ -且$A^{*}\alpha = \alpha$,其中$\alpha = (1,1,-1)^{\mathrm{T}}$,$A^{*}$为$A$的伴随矩阵,求二次型$x^{\mathrm{T}}Bx$的表达式。 ---