将二次曲面

化为标准方程, 并指出它是什么曲面.

则原方程可以写为

求出矩阵 的特征值及对应的标准正交特征向量分别为

  • ,
  • ,

则有

{\mathbf{Q}}^{\mathrm{T}}\mathbf{A}\mathbf{Q} = \operatorname{diag}\left( {2, - 1, - 1}\right),$$ $${\mathbf{b}}^{\mathrm{T}}\mathbf{Q} = \left( {0, - 2,0}\right).$$ 作正交变换 $\mathbf{u} = \mathbf{Q}\mathbf{v}$ , 其中 $\mathbf{v} = {\left( {x}_{1},{y}_{1},{z}_{1}\right) }^{\mathrm{T}}$ , 则式 (4.12) 变为

{\mathbf{v}}^{\mathrm{T}}{\mathbf{Q}}^{\mathrm{T}}\mathbf{A}\mathbf{Q}\mathbf{v} + {\mathbf{b}}^{\mathrm{T}}\mathbf{Q}\mathbf{v} - 1 = 0

2{x}{1}^{2} - {y}{1}^{2} - {z}{1}^{2} - 2{y}{1} - 1 = 0

2{x}{1}^{2} - {\left( {y}{1} + 1\right) }^{2} - {z}_{1}^{2} = 0.

\left{ \begin{array}{l} {x}{2} = {x}{1} \ {y}{2} = {y}{1} + 1 \ {z}{2} = {z}{1} \end{array}\right.

2{x}{2}^{2} - {y}{2}^{2} - {z}_{2}^{2} = 0