Esercizi

1.
Determinare tutte le forme bilineari simmetriche su $\mathbf{R}^{3}$ rispetto alle quali la base $\mathcal{B}=((1,0,-1),(0,0,1),(-2,1,0))$ risulti diagonale.

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Soluzione
Sappiamo che, se indichiamo con $\mathcal{E}$ la base canonica, abbiamo che:

\begin{displaymath}Mat(f,\mathcal{E})=(M_{\mathcal{B,E}}(id_{\mathbf{R}^3}))^{t}Mat(f,\mathcal{B})M_{\mathcal{B,E}}(id_{\mathbf{R}^3});
\end{displaymath}

e, se $\mathcal{B}$ è ortogonale, $Mat(f,\mathcal{B})$ è una matrice diagonale, quindi otteniamo dalla formula sopra che:

\begin{displaymath}Mat(f,\mathcal{E})=(M_{\mathcal{B,E}}(id_{\mathbf{R}^3}))^{t}...
...0 & 0 & c
\end{array}
M_{\mathcal{B,E}}(id_{\mathbf{R}^3}).
\end{displaymath}

Iniziamo a calcolare la matrice di cambiamento di base:
$(1,0,0)=(1,1,0)_{\mathcal{B}}$,
$(0,1,0)=(2,2,1)_{\mathcal{B}}$,
$(0,0,1)=(0,1,0)_{\mathcal{B}}$,
quindi si ha:

\begin{displaymath}\begin{array}({ccc})
1 & 1 &0\\
2 & 2 & 1\\
0 & 1 & 0
\...
...) & b\\
2(a+b) & 4(a+b)+c & 2b\\
b & 2b & b
\end{array}.
\end{displaymath}

Allora le forme quadratiche $q:\mathbf{R}^3 \rightarrow \mathbf{R}$ cercate sono del tipo, $\forall a,b \in \mathbf{R}$:
$q(x,y,z)=(a+b)x^2+[4(a+b)+c]y^2+bz^2+4(a+b)xy+2bxz+4byz$.