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已知二次型与。
  1. (1) 求可逆变换,将化为;
  2. (2) 判断是否存在正交变换,将化为。

答案

第 1 问

取 ,则 为所求可逆变换。

第 2 问

不存在这样的正交变换。

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第 1 问

分别配方,得

令 ,再补充 。由后向前求解,得到 。因此可取

,所以变换可逆。代回上面的配方,两个平方项分别成为 和 ,确有 。

第 2 问

两二次型的矩阵分别为 、。若存在所求正交矩阵 ,则 ,即 与 相似,迹必须相等。但 ,故不存在。
也可直接比较特征值:

两组特征值分别为 和 ,不同。因此虽能通过可逆变换互化,却不能通过正交变换互化。