数学のブログ

行列と双線形写像 2次形式 対応する行列

ラング線形代数学(下) (ちくま学芸文庫) (S.ラング(著)、芹沢 正三(翻訳)、筑摩書房)の8章(行列と双線形写像)、2(2次形式)、練習問題2の解答を求めてみる。

[xyz][c11c12c13c21c22c23c31c32c33][xyz]=x2-3xy+4y2aij=aji(ij)
[c11x+c21y+c31zc12x+c22y+c32zc13x+c23y+c33z][xyz]=x2-3xy+4y2
c11x2+(c21+c12)xy+(c31+c13)xz+c22y2+(c32+c23)yz+c33z2=x2-3xy+4y2
c11=1c21+c12=-3c31+c13=0c22=4c32+c23=0c33=0

よって、 2次形式

f(X)=x2-3xy+4y2

に対応する行列は、

C=[1-320-3240000]

コード(Wolfram Language, Jupyter)

xv = {x, y, z}
{x, y, z}
c = {{c11, c12, c13}, {c12, c22, c23}, {c13, c23, c33}}
{{c11, c12, c13}, {c12, c22, c23}, {c13, c23, c33}}
xv . c . xv
Output
Simplify[%]
Output
Solve[{c11 == 1, 2c12 == -3, c22 == 4, 2c13 == 0, 2c23 == 0, c33 == 0}, {c11, c12, c13, c22, c23, c33}]
Output
MatrixForm[c /. %]
Output