Приведение уравнений фигур к каноническому виду при помощи квадратичных форм

Содержание

Слайд 2

Теорема. При невырожденном линейном преобразовании матрица квадратичной формы принимает вид

Теорема.

Собственные векторы,

Теорема. При невырожденном линейном преобразовании матрица квадратичной формы принимает вид Теорема. Собственные
соответствующие различным собственным значениям симметрической матрицы ортогональны.

Слайд 3

Говорят, что квадратичная форма имеет канонический вид, если она содержит только квадраты

Говорят, что квадратичная форма имеет канонический вид, если она содержит только квадраты
переменных.

Матрица канонической квадратичной формы является диагональной.

Пример.

Слайд 4

Теорема. Любая квадратичная форма, с помощью невырожденного преобразования переменных может быть приведена

Теорема. Любая квадратичная форма, с помощью невырожденного преобразования переменных может быть приведена к каноническому виду.
к каноническому виду.

Слайд 5

п.2. Применение квадратичных форм для исследования кривых второго порядка.

Рассмотрим квадратичную форму

Канонический вид

Пусть

п.2. Применение квадратичных форм для исследования кривых второго порядка. Рассмотрим квадратичную форму
кривая второго порядка задана уравнением

Слайд 6

Если

то кривая имеет эллиптический вид;

если

то кривая имеет гиперболический вид;

если

то кривая имеет параболический

Если то кривая имеет эллиптический вид; если то кривая имеет гиперболический вид;
вид.

Слайд 7

Пример. Определить вид кривой

Решение. Составим матрицу

Так как

то кривая имеет эллиптический вид.

Пример. Определить вид кривой Решение. Составим матрицу Так как то кривая имеет эллиптический вид.

Слайд 8

Пример. Привести к каноническому виду уравнение кривой

Сделать рисунок.

Решение. Обозначим

Матрица этой квадратичной формы

Пример. Привести к каноническому виду уравнение кривой Сделать рисунок. Решение. Обозначим Матрица
имеет вид

Составим характеристическое уравнение

Слайд 9

Собственные числа:

Найдем собственные векторы.

Пусть

тогда

Собственные числа: Найдем собственные векторы. Пусть тогда

Слайд 10

— собственные векторы, соответствующие собственному числу

Поэтому

Нормируем эти векторы:

— собственные векторы, соответствующие собственному числу Поэтому Нормируем эти векторы:

Слайд 11

Пусть

тогда

Поэтому

— собственные векторы, соответствующие собственному числу

Пусть тогда Поэтому — собственные векторы, соответствующие собственному числу

Слайд 12

Нормируем эти векторы:

Нормируем эти векторы:

Слайд 13

Матрица преобразования координат (матрица поворота):

Формулы преобразования осей координат

Матрица преобразования координат (матрица поворота): Формулы преобразования осей координат

Слайд 14

Подставив в уравнение данной кривой выражения для x и y

Так как с

Подставив в уравнение данной кривой выражения для x и y Так как
помощью указанного преобразования координат квадратичная форма приводится к каноническому виду, то получим

Слайд 15

Выделим полные квадраты

Выделим полные квадраты

Слайд 16

Подставим

Выполним параллельный перенос по формулам

Подставим Выполним параллельный перенос по формулам

Слайд 17

Окончательно получим

— эллипс с полуосями

Окончательно получим — эллипс с полуосями

Слайд 19

Замечание.

В результате приведения к каноническому виду возможны следующие случаи:

— эллипс;

— нет точек

Замечание. В результате приведения к каноническому виду возможны следующие случаи: — эллипс;
(мнимый эллипс);

— одна точка;

Слайд 20

— гипербола с действительной осью Ox;

— пара пересекающихся прямых;

— гипербола с действительной

— гипербола с действительной осью Ox; — пара пересекающихся прямых; — гипербола с действительной осью Oy;
осью Oy;

Слайд 21

— парабола (любые варианты);

— пара параллельных прямых;

— нет точек (пара мнимых параллельных

— парабола (любые варианты); — пара параллельных прямых; — нет точек (пара
прямых);

— одна прямая.

Имя файла: Приведение-уравнений-фигур-к-каноническому-виду-при-помощи-квадратичных-форм.pptx
Количество просмотров: 25
Количество скачиваний: 1