复二次型是一类重要的二次型,指复数域上的二次型,任意复二次型f(x1,x2,…,xn)都可经复满秩线性代换化为形如y²1+y²2+…+y²r的标准形,其中r是二次型f的秩。这种标准形是由f所惟一确定的,称为复二次型f的规范型,亦称正规型。两个n元复二次型等价的充分必要条件是:它们有相同的秩1。
基本介绍复二次型是一类特殊的二次型,复数域C上的二次型,称为复二次型,任一复二次型φ(x1,x2,…,xn)必与一复规范形的二次型y²1+y²2+…+y²r等价。这里r是此二次型的秩,两个复二次型当且仅当它们的秩相同时等价2。
相关介绍及性质给定一个n元复二次型,可以用一个适当的非退化线性替换,把二次型化成标准形,当原二次型的秩为r(r>0)时,标准形中非零平方项的个数为r,不妨设它的前r个平方项是非零的,那么上述标准形可以写成
,已知二次型的 标准形不唯一,那么能不能在标准形巾找到一个典型代表,使得它具有特别简单的形式?注意到每一个非零复数有两个平方根,因此可以选取di的一个平方根
,并作右边的线性替换,显然这个线性替换是非退化的,它把上述标准形变成
由于二次型的等价关系具有传递性,上式也是原二次型的一个标准型,其形式无疑是最简单的,又由于标准形(1)中非零平方项的个数等于原二次型的秩,而秩是一个不变量,因此标准形(1)是唯—的,称为原二次型的复规范形,简称为规范形。当二次型的秩为零时,补充规定,它的规范形为0,这就得到
定理1 每一个秩为r(r>0)的n元复二次型都可以经过一个适当的非退化线性替换化成复规范形,并且复规范形是唯一的3。
由于二次型的等价关系具有对称性和传递性,由上述定理立即得到:
推论2 两个n元复二次型是等价的当且仅当它们有相同的复规范形,或者当且仅当它们有相同的秩。
用矩阵的语言,定理1和推论2可以叙述如下:
定理3 秩为r(r>0)的n阶复对称矩阵A必合同于Jr,这里Jr是A的相抵标准形,即,称为A的复规范形,简称为规范形。
推论4 两个n阶复对称矩阵是合同的当且仪当它们有相同的复规范形,或者当且仅当它们有相同的秩。
全体n元复二次型按照二次型的等价关系进行分类,一共可以分成n+1类,所有秩为r的n元复二次型恰好构成其中的一个类,因而可以选取复规范形作为这类二次型的代表。
上述结论可以用矩阵的语言叙述如下:全体n阶复对称矩阵按照矩阵的合同关系进行分类,一共可以分成n+1类,所有秩为r的n阶复对称矩阵恰好构成其中的一个类,因而可以选取复规范形Jr作为这类矩阵的代表3。
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胡建平 - 副教授 - 西北工业大学