二次型

Quadratic Form
线性代数优化理论中非常重要

含有 n 个变量 x1,x2,,xn 的二次齐次函数称为二次型
若二次型只含有平方项,则称为标准二次型

f(x1,x2,,xn)=a11x12++annxn2+2a12x1x2++2an1,nxn1xn

aji=aij 即写为 2aijxixj=aijxixj+ajixjxi,并写为矩阵的形式:

f=a11x12++annxn2+a12x1x2+a21x2x1++an1,nxn1xn+an,n1xnxn1=x1(a11x1+a12x2++a1nxn)++xn(an1x1+an2x2++annxn)=(x1,x2,,xn)(a11a12a1na21a22a2nan1an2ann)(x1x2xn)=xTAx

A对称矩阵,称为二次型的矩阵
给定一个二次型就能唯一确定一个对称矩阵
给定一个对称矩阵就能唯一确定一个二次型

化为标准型

寻找可逆的线性变换 x=Cy 使得原二次型变为标准型

{x1=c11y1+c12y2++c1nynx2=c21y1+c22y2++c2nynxn=cn1y1+cn2y2++cnnynf=xTAx=(Cy)TACy=yT(CTAC)y=k1y12+k2y22++knyn2=(y1+y2++yn)(k1k2kn)(y1y2yn)

实际上就是矩阵对角化