Определите, при каких значениях параметра a квадратичная форма: L(x1, x2 ) = ax1^2 + 4x2^2 - 2ax1x2 является положительно определенной

Чтобы определить, при каких значениях параметра a квадратичная форма является положительно определенной, нужно воспользоваться критерием Сильвестра.

В данном случае, у нас есть квадратичная форма L(x1, x2) = ax1^2 + 4x2^2 - 2ax1x2. Для начала, определим матрицу, связанную с этой квадратичной формой:

A = |a -a|
|-a 4|

Запишем главные угловые миноры матрицы A. Первый угловой минор будет равен определителю матрицы A. Вычислим его:

|a -a|
|-a 4| = a*4 - (-a)*(-a) = 4a - a^2 = a(4 - a)

Второй угловой минор будет равен определителю подматрицы размера 2x2, состоящей из первых двух строк и столбцов матрицы A. Вычислим его:

|a -a|
|-a 4| = a*4 - (-a)*(-a) = 4a - a^2 = a(4 - a)

Третий угловой минор будет равен определителю подматрицы размера 3x3, состоящей из первых трех строк и столбцов матрицы A. В данном случае, третий угловой минор равен определителю всей матрицы A:

|a -a|
|-a 4|

Определитель матрицы A равен a*4 - (-a)*(-a) = 4a - a^2 = a(4 - a)

Теперь применим критерий Сильвестра:

1) Для положительной определенности квадратичной формы, необходимо и достаточно, чтобы все ее главные угловые миноры были положительными.

2) Для положительной полуопределенности квадратичной формы, необходимо и достаточно, чтобы знаки всех ее главных угловых миноров чередовались, начиная со знака положительного.

Таким образом, чтобы квадратичная форма была положительно определенной, необходимо и достаточно, чтобы все три угловых минора были положительными.

Исходя из этого, решим неравенство a(4 - a) > 0:

a(4 - a) > 0

Для этого рассмотрим три случая:

1) Если a > 0, то неравенство принимает следующий вид: (a - 0)(4 - a) > 0, что эквивалентно (a - 0)(a - 4) > 0. Решая это неравенство, получаем два интервала: (0, 4) и (4, +∞).

2) Если a < 0, то неравенство принимает следующий вид: (a - 0)(4 - a) < 0, что эквивалентно (a - 0)(a - 4) < 0. Решая это неравенство, получаем интервал: (-∞, 0).

3) Если a = 0, то неравенство принимает следующий вид: (0 - 0)(4 - 0) > 0, что является тривиальным случаем.

Таким образом, при значениях параметра a из интервалов (0, 4) и (4, +∞), квадратичная форма L(x1, x2) = ax1^2 + 4x2^2 - 2ax1x2 является положительно определенной. Значение a = 0 также можно рассматривать как положительно определенное значение, так как это тривиальный случай. При значениях параметра a из интервала (-∞, 0), квадратичная форма не является положительно определенной.