第15章 二次型 易错清单

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按”出现频率 × 扣分幅度”排序,前八条是重灾区。


1. 配方法算出 却忘了求逆

错在哪:配方直接得到的是 (新变量用旧变量表示),而题目要的”可逆线性变换 “里的 满足 。

正确动作:写完配方,回头确认方向——手上的矩阵是把 变成 的,必须取逆。

典型:880 基础选择 7 的选项 B 就是 本身,明目张胆放在那里等人选。

自查: 的第 列代回原二次型,应等于标准形里 的系数。


2. 题给矩阵不对称却直接求它的特征值

错在哪: 的矩阵是 , 与 的谱毫无关系。

唯一相同的是迹——这恰恰是最容易让人误以为”没问题”的巧合。

典型:1000 强化 9-12 的 ,对称化后是秩 1 阵 (),谱 。

记法:题目把矩阵写得不对称,一定是故意的。


3. 用 与 反求参数后不回代验谱

错在哪:这两条只保证”和相等、积相等”,不保证特征值逐个相等。 个数需要 个对称函数才能定死。

典型:880 综合解答 6 中 与 都通过了 、 两关,但 的谱是 ,不是目标的 。

正确动作:回代验谱是必答步骤,不是保险动作。


4. 只对齐秩,忘了对齐惯性指数

错在哪:合同的完全不变量是秩 + 正惯性指数两个,缺一不可。 与 同秩但不合同。

典型:880 综合选择 9 里若只对齐秩, 这个条件就出不来——必须用” 是平方和 “才能卡死。

含参题的固定顺序:秩对齐 回代验秩 惯性指数对齐 (若要”不相似”)比谱。


5. 忘了要求 可逆

错在哪: 只是” 阶矩阵”时 ,只得半正定。 就是反例。

典型:880 基础选择 6 的 A 选项。

记法: 可逆 严格大于号。“可逆”这两个字就是那个大于号。


6. “负惯性指数为 0”当成正定

错在哪: 只排除了负特征值,没排除零特征值。 满足 但不正定。

补法:加上 ,或加上” 可逆”。

同族错误:只算 就断定正定—— 的行列式为正却远非正定。 只说明负特征值个数是偶数。


7. 顺序主子式判据漏掉” 对称”的前提

错在哪:整套顺序主子式理论建立在实对称的前提上。

反例:,、,但 不对称, 在 处取 0。

典型:1000 基础 6-11 的结论 ①,题干故意只说” 为 阶方阵”。

同族:结论 ②” 相似于 与 合同”也栽在这里——相似不保对称性,合同要求对称。


8. 半正定去查顺序主子式

错在哪:

正定顺序主子式全半正定全部主子式

反例: 的顺序主子式是 ,都 ,但 ,不半正定。

记法:正定可以只看顺序的,半正定不行。 这个不对称性是本章最容易记反的一条。


9. 标准形缺项时漏掉那个 0

错在哪:3 元二次型的标准形本该三项,题目只写两项说明第三个特征值是 0。

典型:880 基础填空 2 的”标准形为 ”, 而不是别的;漏掉 0 会把 算成 8。

同族提示语:“秩为 2”、""、” 有非零解”、” 有解 “——都在说同一件事。


10. 含参题只用 不回代验秩

错在哪: 只保证秩 ,不保证秩恰好等于你要的那个数。

典型:

加速观察: 因式分解后,根的重数往往就是秩掉多少的提示(二重根对应秩掉 2)。


11. 目标矩阵不对称却去找 或正交

错在哪: 实对称时 与 ( 正交)永远是对称的。

一票否决:目标 不对称 合同与正交相似同时出局,一行话答完。

典型:880 综合选择 7 的 A、C 两项;1000 基础 6-7 第(2)问”是否存在正交 “的标准答案就是这一行。

注意方向: 完全不保对称性,所以”相似”仍可能成立。


12. “合同”与”正交变换”的强度分不清

可逆线性变换合同只管 正交变换合同相似还要管特征值本身

典型对照:

记法:题目从”合同”升级到”存在正交矩阵”,第一反应就是”该比谱了”。


13. 的列序与标准形系数序不对应

错在哪: 的第 列必须是标准形第 个系数所对应的单位特征向量。

后果:把两列对调,得到的标准形数学上仍正确,但与题目要求的形式不符,判错。

正确动作:写完 回头核一遍列序。若题目还要求 (旋转变换),发现是 就把任意一列取反。


14. 不同特征值的特征向量也去施密特

错在哪:实对称阵不同特征值的特征向量自动正交,只有同一特征值内部才需要施密特。

后果:不会错但浪费时间,且多算一步多一次出错机会。

反向提醒:同一特征值内部的两个基础解系向量往往不正交(如 与 内积为 1),必须施密特。


15. 求最值点时忘了用完附加条件

错在哪: 是 重时,最大值点是整个特征子空间与单位球面的交,有无穷多个。

典型:880 综合解答 9, 二重,最大值点是一整条圆周;题目补的""正是来定位唯一一点的。

正确动作:写出特征子空间的一般元素 联立单位化条件 联立附加条件。求最值点不需要施密特。


16. “最小的 “取成 而不是谱半径

取的是绝对值的最大。谱是 时答案是 10,来自 。

同族:求 的界时,先合并成 再求那一个矩阵的谱;分别估计两项再相加会得到不紧的界。


17. 严格不等号与端点开闭搞反

都正定开区间 都半正定闭区间

典型:880 综合选择 8 的选项 D 把右端点闭上了; 时 只是半正定,取 使等号成立。


18. 右端的数没读进去

错在哪:同一个谱,、、 给出三种不同曲面。

谱两正一负单叶双曲面锥面双叶双曲面

典型:1000 基础 6-26 的右端是 0,答案是锥面而不是双曲面。


19. 秩 1 的情形答成柱面

错在哪:柱面要求秩恰为 2。秩 1 时 化成 ,解出 ,是两张平行平面。

典型:1000 强化 9-10 第(3)问。

同族:漏掉”圆”字——圆柱面要求两个非零系数相等,不只是同号。


20. 带一次项的曲面先转轴后平移

错在哪:先做正交变换,一次项会变成 ,仍然存在,白做一遍。

正确顺序:先平移到中心消一次项(),再正交转轴消交叉项。

常数项速算:。不必把 硬代进原方程展开。


21. 奇异时仍用

正确写法(对可逆与奇异一律适用):,它顺带给出伴随秩三分法: 满秩;;。

典型:880 拓展解答 4 第(III)问,,。


22. 求 之前就去翻译伴随条件

错在哪: 这一步需要先知道 。

正确顺序:标准形(或 + 其他条件) 定谱 翻译伴随条件 一行公式求 。

典型:880 综合解答 8、880 综合解答 2 都是这个顺序。


23. ""直接开方成""

错在哪: 的每个特征值 都对应 的 两种可能。

正确动作:列出符号组合,用 (或题目给的其他线性条件)筛选。

典型:1000 基础 6-12 用 把 定成 。


24. 与 混为一谈

要求限制唯一吗怎么求
只要可逆无穷多()配方法
, 正定正定(含对称)唯一谱分解

后果:要 却去做谱分解,计算量翻好几倍。

唯一性只在”正定”限定下成立: 的实对称解有 个。


25. 对 型去算特征值

错在哪: 不对称时 的谱与 的谱没有简单关系(只有 对称才有 )。

正确动作: 型根本不需要谱——

只判断 是否可逆即可。

典型:880 综合选择 11, 只说是”实矩阵”, 的谱 全非零 正定。


26. 与 混淆

正定一大类矩阵只有一个

典型:880 基础选择 6 的 C 选项、1000 强化 9-25 的 (D) 选项,栽的是同一个点。


27. 与 差一倍

前者是双重无约束求和,系数直接是矩阵元;后者只数一遍,交叉项系数是矩阵元的 2 倍。

记法:写成 的那个求和,就是双重、无约束的那个。

典型:1000 强化 9-5 的 ,矩阵直接就是 。


28. 的解集当成 的解集

错在哪:只有 **半正定(或半负定)**时两者才等价。

不定时, 是一个子空间, 是一张锥面——后者大得多。 时前者只有原点,后者是两条直线。

降级手法的正确形式:

对称

前提是能写成 。


29. 纯交叉项就以为

错在哪: 只在秩为偶数且恰好对半时成立。

对照: 秩 2、; 秩 3、。

正确顺序:先定秩,再定符号分配( 时用 的符号查表)。


30. 环状平方和的奇偶律记反

下标循环

反直觉的对照:

  • 3 元: 退化(3 个负号,奇),而全加号的正定;
  • 4 元:全负号与全加号都退化(负号个数为偶),只有负号个数为奇时才正定。

记法:不要凭”减号看着像退化”猜,把 算出来代公式。


31. 忽略”冗余条件”,反而找不到真正的机制

有些条件是出题人给的冗余保险(如 1000 强化 9-19 里三个方程都指向同一个 );有些则是唯一的胜负手(如 1000 基础 6-12 的 用来定符号)。

做完题回头问一句”哪个条件我没用到”——若有条件完全没用上,多半是漏了一个分岔或用错了方法。


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