(惯性定理、正定二次型及其判别)

2025.07.31

数学

线性代数

惯性定理

无论选取什么样的可逆线性变换,将二次型化成标准型或规范型,其正项个数 $p$ 、负项个数 $q$ 都是不变的,$p$ 称为正惯性指数,$q$ 称为负惯性指数.

两个二次型(或实对称矩阵)合同的充要条件是有相同的正、负惯性指数,或有相同的秩及正(或负)惯性指数,或有相同的正、负特征值个数.

正定二次型及其判别

定义

n元二次型 $f(x_1, x_2, \cdots, x_n) = x^TAx$ ,若对任意的 $x=[x_1, x_2, \cdots, x_n]^T \neq 0$ ,均有 $x^TAx > 0$ ,则称 $f$ 为正定二次型,称二次型的对应矩阵 $A$ 为**正定矩阵.

二次型正定的充要条件

n元二次型 $f = x^TAx$ 正定 $\Leftrightarrow$ 对任意 $x \neq 0$ ,有 $x^TAx > 0$ (定义)

$\Leftrightarrow f$ 的正惯性指数 $p = n$

$\Leftrightarrow$ 存在可逆矩阵 $D$ ,使 $A = D^TD$

$\Leftrightarrow A = E$

$\Leftrightarrow A$ 的特征值 $\lambda_i > 0(i = 1, 2, \cdots, n)$

$\Leftrightarrow A$ 的全部顺序主子式均大于 0.

二次型正定的必要条件
  1. $a_{ii} > 0(i = 1, 2, \cdots, n)$
  2. $|A| > 0$

英语

每日一句

A small but vocal group of Hawaiians and environmentalists have long viewed their presence as disrespect for sacred land and a painful reminder of the occupation of what was once a sovereign nation.​(2017, Reading Comprehension, Part A Text 2)

词汇

vocal: adj. 大声表达的,直言不讳的;口头的,有声的 environment: n. 环保人士,环境保护者 view …… as ……: 把……看作…… presence: n. 存在;出席,在场 disrespect: n. 不尊敬,无礼 respect: n. 尊敬,尊重;方面 sacred: adj. 神圣的;宗教的 reminder: n. 引起回忆的事物,提示物 occupation: n. 侵占,占领;工作,职业 sovereign: adj. 有主权的,独立自主的

第一步:找谓语

A small but vocal group of Hawaiians and environmentalists ==have== long ==viewed== their presence as disrespect for sacred land and a painful reminder of the occupation of what ==was== once a sovereign nation.

第二步:断句

原句中存在2处谓语,包含2两件事,其谓语分别存在于以下位置:

  • have viewed 为主句谓语
  • was 为 what 引导的宾语从句谓语

按照标点、引导词以及谓语,可以将原句划分为以下分句:

  • A small but vocal group of Hawaiians and environmentalists ==have== long ==viewed== their presence as disrespect for sacred land and a painful reminder of the occupation of —— 主句
  • what ==was== once a sovereign nation. —— 宾语从句

第三步:简化

主句

A small but vocal group of Hawaiians and environmentalists have long viewed their presence as disrespect for sacred land and a painful reminder of the occupation of

  • 主句主语部分:A small but vocal group of Hawaiians and environmentalists
    • 不定冠词:a 修饰名词:group
    • 形容词:small 与形容词:vocal 通过并列连词:but 连接,组成并列结构,共同修饰名词:group
    • 名词:group 为主句主语核心词
    • 介词短语:of Hawaiians and environmentalists 为后置定语,修饰名词:group
      • 名词:Hawaiians 与名词:environmentalists 由并列连词:and 连接,构成并列结构,共同作为介词:of 的宾语
  • 主句谓语部分:have long viewed 为及物动词的现在完成时态
    • 副词:long 修饰动词:have viewed
  • 主句宾语部分:their presence
    • 限定词:their 修饰名词:presence
    • 名词:presence 为动词:have viewed 的宾语核心词
  • 主句宾语补足语部分:as disrespect for sacred land and a painful reminder of the occupation of 为宾语:presence 的补足语,补充说明:presence
    • 介词短语:for sacred land 为后置定语,修饰名词:disrespect ,说明其具体对象
      • 过去分词:sacred 作形容词,修饰名词:land
      • 名词:land 为介词:for 的宾语
    • 不定冠词:a 修饰名词:reminder
    • 形容词:painful 修饰名词:reminder
    • 名词:reminder 与名词:disrespect 通过并列连词:and 连接,组成并列结构,共同作为宾语:presence 的宾语补足语
    • 介词短语:of the occupation of ……为后置定语,修饰名词:reminder
      • 定冠词:the 修饰名词:occupation
      • 名词:occupation 为介词:of 的宾语
      • 介词:of 后接宾语,组成介宾结构,作为名词:occupation 的后置定语

去掉主句扩展部分,就得到了主句核心:

  • …… group …… have …… viewed …… presence as disrespect …… and …… reminder …… —— …… 团队 …… 已经将…… 存在视为不尊重…… 和 …… 提示物
宾语从句

what was once a sovereign nation.

  • 从句引导词:what 引导宾语从句,作为介词:of 的宾语,共同作为名词:occupation 的后置定语
    • 引导词:what 在从句中作主语
  • 从句谓语部分:was 为系动词,后接表语
  • 从句表语部分:once a sovereign nation
    • 副词:once 修饰从句,说明从句的时间
    • 不定冠词:a 修饰名词:nation
    • 形容词:sovereign 修饰名词:nation
    • 名词:nation 为从句表语核心词

去掉从句扩展部分,就得到了从句核心:

  • what was …… nation —— 是……国家