题目
练习2 f(x_(1),x_(2),x_(3))=(x_(1)+ax_(2))^2+(x_(2)+ax_(3))^2+(x_(3)+ax_(1))^2 正定二次型,则a的取值范围是____.
练习2 $f(x_{1},x_{2},x_{3})=(x_{1}+ax_{2})^{2}+(x_{2}+ax_{3})^{2}+(x_{3}+ax_{1})^{2}$ 正定二次型,则a的取值范围是____.
题目解答
答案
将二次型展开并整理为矩阵形式,得:
\[
f(x_1, x_2, x_3) = \begin{pmatrix} x_1 & x_2 & x_3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1+a^2 & a & a \\ a & 1+a^2 & a \\ a & a & 1+a^2 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix}.
\]
矩阵 $A$ 的特征值为 $1+a^2+2a$(单根)和 $1+a^2-a$(二重根)。
为使 $A$ 正定,特征值均须大于0:
\[
1+a^2+2a = (a+1)^2 > 0 \quad \Rightarrow \quad a \neq -1,
\]
\[
1+a^2-a = \left(a-\frac{1}{2}\right)^2 + \frac{3}{4} > 0 \quad \text{(恒成立)}.
\]
因此,$a$ 的取值范围为 $\boxed{a \neq -1}$。