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问题: 正交变换是唯一的吗?

经常有题目要求求正交变换将一个二次型化为标准型,那么那个正交变换(正交矩阵)是唯一的吗?只能有一种答案?

解答:

当然不是,即使二次型的矩阵的特征值都不相同,每个特征向量的k倍也都是对应特征值的特征向量,更不用说重特征值的情形。比如P=(α,β,γ)是有三个不同特征值对称矩阵的特征矩阵,那么P`=(2α,3β,5γ)同样也是该矩阵的特征矩阵。