
【計】 second normal form
twin; two
【計】 binary-coded decimal; binary-coded decimal character code
binary-to-decimal conversion; binary-to-hexadecimal conversion
【醫】 bi-; bis-; di-; duo-
order; second; second-rate
【醫】 deutero-; deuto-; hyp-; hypo-; meta-; sub-
【計】 nonmalized form
二次标準型(Canonical Form of Quadratic Form)是線性代數中二次型化簡的核心概念,指通過非退化的線性替換将二次型轉化為僅含平方項的标準形式。從漢英詞典角度解析,其英文對應為"canonical form"或"normal form",數學定義可表述為: $$ q(mathbf{x}) = lambda_1x_1 + lambda_2x_2 + cdots + lambda_nx_n $$ 其中$lambda_i$為實數系數,對應矩陣特征值。該理論源于二次曲線的分類研究,19世紀由數學家魏爾斯特拉斯系統化,現廣泛應用于工程優化和統計建模領域。
根據慣性定理(Sylvester's Law of Inertia),二次标準型中正負系數的個數在不同坐标系下保持不變,這一性質在控制系統穩定性分析中具有重要價值。在量子力學中,二次标準型常用于描述哈密頓量的對角化過程,相關應用可參考《數學物理方法》第三章節。
權威數學資源Wolfram MathWorld指出,實數二次型的标準型分類依賴于其指數(正負慣性指數)和秩,這為電磁場張量分析提供了數學基礎。劍橋大學數學系公開課材料進一步驗證,二次标準型的構造過程本質是實對稱矩陣的正交對角化。
二次标準型是線性代數中二次型理論的核心概念,指通過坐标變換将二次型化簡為僅含平方項的标準形式。其詳細解釋如下:
二次标準型指形如: $$ q(y_1, y_2, dots, y_n) = d_1y_1 + d_2y_2 + dots + d_ry_r $$ 的表達式,其中$d_i eq 0$,$r leq n$。通過合同變換消去交叉項,僅保留平方項,系數$d_i$可為正、負或零(在複數域中可進一步簡化為1或0)。
合同對角化定理
任何實對稱矩陣$A$,存在可逆矩陣$P$,使得$P^TAP$為對角矩陣。對應的二次型即為标準型。
慣性定理
标準型中正、負系數的個數(正/負慣性指數)在坐标變換下保持不變,唯一确定二次型的幾何特性。
構造方法
原二次型:
$$
q(x_1, x_2) = 2x_1 + 4x_1x_2 + 5x_2
$$
通過配方法:
$$
q = 2(x_1 + x_2) + 3x_2
$$
此時标準型為$2y_1 + 3y_2$(坐标變換$y_1 = x_1 + x_2, y_2 = x_2$)。
通過标準型可直觀判斷二次型的正定性、秩等性質,是研究二次型特性的基礎工具。
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