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第2244题:主轴定理



由二次型  xTAx=c \bold{x}^T A \bold{x}=c  构成的图形,如果 AA 是一个对角矩阵,则图形在标准位置,如果 AA 不是一个对角矩阵,则其图形是标准位置的旋转.

 

例如


[xy][3003][xy]=16\begin{bmatrix} x & y \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 3 & 0 \\ 0 & -3 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x \\ y \end{bmatrix}=16

 

构成的图形,即满足方程 3x23y2=163x^2-3y^2=16 的图形在标准位置,其主轴为 xx 轴,如下图

 


而由

 

[xy][5225][xy]=48\begin{bmatrix} x & y \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 5 & -2 \\ -2 & 5 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x \\ y \end{bmatrix}=48

 

构成的图形,即满足方程 5x24xy+5y2=485x^2 -4xy+5y^2=48 的图形从标准位置旋转了一个角度,如下图



由二次型

 

[xy][1445][xy]=16\begin{bmatrix} x & y \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & -4 \\ -4 & -5 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x \\ y \end{bmatrix}=16

 

 

构成的双曲线 x28xy5y2=16x^2 -8xy -5 y^2=16 的图形(见下图)不在标准位置



请参照上一题中主轴定理的说明,将此二次型变换为不含交叉项的标准形,并计算其主轴 ll 的方程.


 

A. l:x+y=0l:x+y=0

 

B. l:x+2y=0l:x+2y=0

 

C. l:x+3y=0l:x+3y=0

 

D l:2x+5y=0l:2x+5y=0

 

 

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