
【计】 second normal form
twin; two
【计】 binary-coded decimal; binary-coded decimal character code
binary-to-decimal conversion; binary-to-hexadecimal conversion
【医】 bi-; bis-; di-; duo-
order; second; second-rate
【医】 deutero-; deuto-; hyp-; hypo-; meta-; sub-
【计】 nonmalized form
二次标准型(Canonical Form of Quadratic Form)是线性代数中二次型化简的核心概念,指通过非退化的线性替换将二次型转化为仅含平方项的标准形式。从汉英词典角度解析,其英文对应为"canonical form"或"normal form",数学定义可表述为: $$ q(mathbf{x}) = lambda_1x_1 + lambda_2x_2 + cdots + lambda_nx_n $$ 其中$lambda_i$为实数系数,对应矩阵特征值。该理论源于二次曲线的分类研究,19世纪由数学家魏尔斯特拉斯系统化,现广泛应用于工程优化和统计建模领域。
根据惯性定理(Sylvester's Law of Inertia),二次标准型中正负系数的个数在不同坐标系下保持不变,这一性质在控制系统稳定性分析中具有重要价值。在量子力学中,二次标准型常用于描述哈密顿量的对角化过程,相关应用可参考《数学物理方法》第三章节。
权威数学资源Wolfram MathWorld指出,实数二次型的标准型分类依赖于其指数(正负惯性指数)和秩,这为电磁场张量分析提供了数学基础。剑桥大学数学系公开课材料进一步验证,二次标准型的构造过程本质是实对称矩阵的正交对角化。
二次标准型是线性代数中二次型理论的核心概念,指通过坐标变换将二次型化简为仅含平方项的标准形式。其详细解释如下:
二次标准型指形如: $$ q(y_1, y_2, dots, y_n) = d_1y_1 + d_2y_2 + dots + d_ry_r $$ 的表达式,其中$d_i eq 0$,$r leq n$。通过合同变换消去交叉项,仅保留平方项,系数$d_i$可为正、负或零(在复数域中可进一步简化为1或0)。
合同对角化定理
任何实对称矩阵$A$,存在可逆矩阵$P$,使得$P^TAP$为对角矩阵。对应的二次型即为标准型。
惯性定理
标准型中正、负系数的个数(正/负惯性指数)在坐标变换下保持不变,唯一确定二次型的几何特性。
构造方法
原二次型:
$$
q(x_1, x_2) = 2x_1 + 4x_1x_2 + 5x_2
$$
通过配方法:
$$
q = 2(x_1 + x_2) + 3x_2
$$
此时标准型为$2y_1 + 3y_2$(坐标变换$y_1 = x_1 + x_2, y_2 = x_2$)。
通过标准型可直观判断二次型的正定性、秩等性质,是研究二次型特性的基础工具。
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