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
Formy dwuliniowe i formy kwadratowe 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.
Forma dwuliniowa jest liniowa w:
Correct answer: C. W każdym argumencie osobno
Explanation: Dwuliniowa oznacza liniowa w każdym argumencie osobno.
Forma kwadratowa związana z symetryczną formą dwuliniową \(B\) to:
Correct answer: B. \(q(x)=B(x,x)\)
Explanation: Formę kwadratową otrzymuje się, obliczając formę dwuliniową dwukrotnie na tym samym wektorze.
Która forma kwadratowa jest określona dodatnio na \(\mathbb{R}^2\)?
Correct answer: A. \(x^2+y^2\)
Explanation: \(x^2+y^2\) jest dodatnie dla każdego niezerowego wektora.
Jaki jest typ znaku \(q(x,y)=x^2-y^2\)?
Correct answer: B. Niezdefiniowana
Explanation: Przyjmuje wartości dodatnie, ujemne oraz zerowe.
Macierz rzeczywistej symetrycznej formy dwuliniowej jest:
Correct answer: D. Symetryczna
Explanation: Symetria formy odpowiada symetrii jej macierzy.
Dla \(q(x,y)=2xy\), ile wynosi \(q(1,1)\)?
Correct answer: D. \(2\)
Explanation: Podstawiamy \(x=1\) i \(y=1\): \(2xy=2\).
Jaką wartość ma dodatnio określona forma kwadratowa dla każdego niezerowego wektora?
Correct answer: C. Wartość dodatnia
Explanation: Dodatnio określona oznacza ściśle dodatnia poza zerem.
Forma kwadratowa \(q(x,y)=-x^2-y^2\) jest:
Correct answer: A. Określona ujemnie
Explanation: Jest ściśle ujemna dla każdego niezerowego wektora.
Diagonalizacja rzeczywistej symetrycznej formy kwadratowej wykorzystuje jakie twierdzenie?
Correct answer: B. Twierdzenie spektralne
Explanation: Twierdzenie spektralne diagonalizuje symetryczną macierz tej formy.
Jeśli \(q(x,y)=3x^2+2y^2\), jaki jest jego typ znaku?
Correct answer: A. Określona dodatnio
Explanation: Oba współczynniki są dodatnie, więc każdy niezerowy wektor daje wartość dodatnią.
Result
Your score: 0 / 10
Review your result below.

