- •1.Понятие вектора. Коллинеарность векторов. Их равенство.
- •2.Операции над векторами. Их свойства.
- •3.Координаты вектора. Разложение векторов по базису.
- •4.Операции над векторами в координатах.
- •5. Уравнения прямой линии на плоскости.
- •6. Расстояние от точки до прямой.
- •7.Угол между прямыми. Условие параллельности и перпендикулярности прямых.
- •8. Уравнения плоскости в пространстве.
- •9. Уравнения прямой в пространстве.
- •10.Взаимное расположение прямой и плоскости.
- •11.Канонические уравнения эллипса, гиперболы, параболы и окружности.
- •12. Определители. Их свойства.
- •13. Матрицы. Операции над матрицами. Их свойства.
- •14. Ранг матрицы. Способы его нахождения.
- •15. Решение линейных систем уравнений методом Крамера, Гаусса, матричным методом.
- •16. Метод Леонтьева многоотраслевой экономики.
- •17. Собственные значения и собственные векторы матрицы.
- •18.Квадратичные формы. Приведение квадратичной формы к каноническому виду.
- •19.Пределы. Теоремы пределов.
- •20. Бесконечно малые и бесконечно большие величины.
18.Квадратичные формы. Приведение квадратичной формы к каноническому виду.
Важнейшей числовой характеристикой квадратной матрицы является определитель, который для матрицы An,n обозначается следующим образом:

Размерность матрицы, для которой ищется определитель, задает его порядок.
Если квадратная матрица имеет определитель, отличный от нуля (Δ ≠ 0), то говорят, что матрица невырожденная, в противном случае - матрица вырожденная или особая.
Оказывается, что определитель равен сумме произведений элементов любой строки или любого столбца на соответствующие этим элементам алгебраические дополнения.
Алгебраическое дополнение элемента aij задается выражением
![]()
Т. е., минор Mij элемента aij берется со своим знаком, если сумма его индексов четна, и с обратным, если сумма нечетна.
Минором элемента определителя aij n-го порядка называется определитель порядка (n-1), полученный из данного определителя вычеркиванием строки и столбца, в которых находится этот элемент (i-ой строки и j-го столбца).
Рассмотрим некоторое линейное преобразование А с матрицей .
Это симметрическое преобразование можно записать в виде:
y1 = a11x1 + a12x2
y2 = a12x1 + a22x2
где у1 и у2 – координаты вектора в базисе .
Очевидно, что квадратичная форма может быть записана в виде
Ф(х1, х2) = х1у1 + х2у2.
Как видно, геометрический смысл числового значения квадратичной формы Ф в точке с координатами х1 и х2 – скалярное произведение .
Если взять другой ортонормированный базис на плоскости, то в нем квадратичная форма Ф будет выглядеть иначе, хотя ее числовое значение в каждой геометрической точке и не изменится. Если найти такой базис, в котором квадратичная форма не будет содержать координат в первой степени, а только координаты в квадрате, то квадратичную форму можно будет привести к каноническому виду.
Если в качестве базиса взять совокупность собственных векторов линейного преобразования, то в этом базисе матрица линейного преобразования имеет вид:
.
При переходе к новому базису от переменных х1 и х2 мы переходим к переменным и . Тогда:
Тогда .
Выражение называется каноническим видом квадратичной формы. Аналогично можно привести к каноническому виду квадратичную форму с большим числом переменных.
Теория квадратичных форм используется для приведения к каноническому виду уравнений кривых и поверхностей второго порядка.
Пример. Привести к каноническому виду квадратичную форму
Ф(х1, х2) = 27.
Коэффициенты: а11 = 27, а12 = 5, а22 = 3.
Составим характеристическое уравнение: ;
(27 - l)(3 - l) – 25 = 0
l2 - 30l + 56 = 0
l1 = 2; l2 = 28;
Пример. Привести к каноническому виду уравнение второго порядка:
17x2 + 12xy + 8y2 – 20 = 0.
Коэффициенты а11 = 17, а12 = 6, а22 = 8. А =
Составим характеристическое уравнение:
(17 - l)(8 - l) - 36 = 0
136 - 8l - 17l + l2 – 36 = 0
l2 - 25l + 100 = 0
l1 = 5, l2 = 20.
Итого: - каноническое уравнение эллипса.
