Bilinear Forms & Quadratic Forms Practice Quiz with a Step-by-Step Interactive Lesson
Use the question set below to practice bilinear forms and quadratic forms: linearity in each argument, matrix representations \(B(x,y)=x^TAy\), symmetric and skew-symmetric forms, \(q(x)=B(x,x)\), mixed-term coefficients in \(x^TAx\), positive definite, negative definite, semidefinite, and indefinite forms, Sylvester criterion for small symmetric matrices, orthogonal diagonalization, rank, signature, congruence, Sylvester law of inertia, polarization, and norms from positive definite forms. Open the lesson for concise worked examples and quick checks.
How this bilinear and quadratic forms practice works
- 1. Take the practice set: answer questions about bilinear forms, matrices, sign type, signatures, and polarization.
- 2. Open the lesson: review definitions, recognition tests, worked examples, and single-answer checks.
- 3. Retry: return to the question set and first decide whether the question asks for bilinearity, a symmetric matrix, sign type, criterion, or invariant.
What you will learn in the bilinear forms and quadratic forms lesson
Bilinear forms
- Bilinear: linear in each argument separately
- Matrix form: \(B(x,y)=x^TAy\) after choosing a basis
- Symmetric: \(B(x,y)=B(y,x)\), equivalent to \(A^T=A\) in real coordinates
Quadratic forms
- Associated form: \(q(x)=B(x,x)\) for symmetric \(B\)
- Mixed terms: in \(x^TAx\), the \(xy\) coefficient is \(a_{12}+a_{21}\)
- Standard matrix: use the symmetric matrix with half of each mixed coefficient off the diagonal
Definiteness tests
- Positive definite: \(q(x)>0\) for every nonzero \(x\)
- Semidefinite: one sign is allowed, but nonzero vectors may have value \(0\)
- Indefinite: the form takes both positive and negative values
Diagonal form and inertia
- Real symmetric forms can be orthogonally diagonalized as \(x^TAx=\sum_i \lambda_i y_i^2\)
- Signature: the pair \((n_+,n_-)\) counts positive and negative square coefficients
- Under nonsingular congruence \(A\mapsto P^TAP\), the signature is preserved
Practice set
Forme bilineari e forme quadratiche practice questions with instant score
Answer all 10 questions below, then get your final score and a mistake review at the end so you know exactly what to improve.
Una forma bilineare è lineare in:
Correct answer: C. Ciascun argomento separatamente
Explanation: Bilineare significa lineare in ciascun argomento separatamente.
La forma quadratica associata a una forma bilineare simmetrica \(B\) è:
Correct answer: B. \(q(x)=B(x,x)\)
Explanation: Una forma quadratica si ottiene valutando la forma bilineare due volte sullo stesso vettore.
Quale forma quadratica è definita positiva su \(\mathbb{R}^2\)?
Correct answer: A. \(x^2+y^2\)
Explanation: \(x^2+y^2\) è positivo per ogni vettore non nullo.
Qual è il tipo di segno di \(q(x,y)=x^2-y^2\)?
Correct answer: B. Indefinita
Explanation: Assume valori positivi, valori negativi e valori nulli.
La matrice di una forma bilineare reale simmetrica è:
Correct answer: D. Simmetrica
Explanation: La simmetria della forma corrisponde alla simmetria della sua matrice.
Per \(q(x,y)=2xy\), quanto vale \(q(1,1)\)?
Correct answer: D. \(2\)
Explanation: Sostituisci \(x=1\) e \(y=1\): \(2xy=2\).
Una forma quadratica definita positiva ha quale valore in corrispondenza di ogni vettore non nullo?
Correct answer: C. Un valore positivo
Explanation: Definita positiva significa strettamente positiva lontano da zero.
La forma quadratica \(q(x,y)=-x^2-y^2\) è:
Correct answer: A. Definita negativa
Explanation: È strettamente negativa per ogni vettore non nullo.
La diagonalizzazione di una forma quadratica reale simmetrica usa quale teorema?
Correct answer: B. Il teorema spettrale
Explanation: Il teorema spettrale diagonalizza la matrice simmetrica della forma.
Se \(q(x,y)=3x^2+2y^2\), qual è il suo tipo di segno?
Correct answer: A. Definita positiva
Explanation: Entrambi i coefficienti sono positivi, quindi ogni vettore non nullo dà un valore positivo.
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