# 二次型
# 基本概念
# 二次型
若域 F 上一个 n 元二次齐次多项式
f(x1,x2,…,xn)=i=1∑nj=1∑naijxixj=X⊤AX
满足 A=A⊤, 则称其为域 F 上的一个 n 元二次型,矩阵 A 称为二次型 X⊤AX 的矩阵。
# 线性替换
设 C 为可逆矩阵,则称 X 用 CY 代入是一个变量 x1,x2,…,xn 到变量 y1,y2,…,yn 的一个非退化线性替换。
于是,n 元二次型 X⊤AX 经非退化线性替换 X=CY 变为
(CY)⊤A(CY)=Y⊤(C⊤AC)Y≜Y⊤BY
显然 B=C⊤AC 是对称矩阵,则 B 是二次型 Y⊤BY 的矩阵。
# 二次型的等价
# 定义
对域 F 上的两个 n 元二次型 X⊤AX 和 Y⊤BY, 若存在非退化线性替换 X=CY 使得 X⊤AX=Y⊤BY, 则称二次型 X⊤AX 和 Y⊤BY 等价,记作 X⊤AX≅Y⊤BY.
容易证明,二次型的等价是一个等价关系。
# 性质
域 F 上 n 元二次型 X⊤AX≅Y⊤BY⟺A≃B.
# 标准型
特征不为 2 的域 F 上的 n 元二次型 X⊤AX 一定等价于一个只含平方项的二次型
i=1∑ndixi2