Let e 1 = e S 1 , e 2 = e S 2 , e 2 = e 1 S e_{1} = eS_1, e_2 = eS_2, e_2 = e_1S e 1 = e S 1 , e 2 = e S 2 , e 2 = e 1 S , e = ( 1 ; 0 ; 0 ) , ( 0 ; 1 ; 0 ) , ( 0 ; 0 ; 1 ) , e = {(1;0;0), (0;1;0), (0;0;1)} , e = ( 1 ; 0 ; 0 ) , ( 0 ; 1 ; 0 ) , ( 0 ; 0 ; 1 ) and A = ( 1 − 2 0 − 2 1 1 0 1 1 ) A = \begin{pmatrix}
1& -2 & 0\\
-2& 1 & 1\\
0 & 1 & 1
\end{pmatrix} A = ⎝ ⎛ 1 − 2 0 − 2 1 1 0 1 1 ⎠ ⎞ is the mathix of Q(x).
Then S 1 = ( 1 1 0 0 1 0 0 0 1 ) S_1 = \begin{pmatrix}
1& 1 & 0\\
0& 1 & 0\\
0 & 0 & 1
\end{pmatrix} S 1 = ⎝ ⎛ 1 0 0 1 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ , S 2 = ( 1 0 0 0 1 2 0 2 1 ) S_2 = \begin{pmatrix}
1& 0 & 0\\
0& 1 & 2\\
0 & 2 & 1
\end{pmatrix} S 2 = ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 2 0 2 1 ⎠ ⎞ , e = e 1 S 1 − 1 e = e_1S_1^{-1} e = e 1 S 1 − 1 , e 2 = e S 2 = e 1 S 1 − 1 S 2 e_2 = eS_2 = e_1S_1^{-1}S_2 e 2 = e S 2 = e 1 S 1 − 1 S 2
That is S = S 1 − 1 S 2 S = S_1^{-1}S_2 S = S 1 − 1 S 2
S 1 − 1 = ( 1 − 1 0 0 1 0 0 0 1 ) S_1^{-1} = \begin{pmatrix}
1& -1 & 0\\
0& 1 & 0\\
0 & 0 & 1
\end{pmatrix} S 1 − 1 = ⎝ ⎛ 1 0 0 − 1 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ S = S 1 − 1 S 2 = ( 1 − 1 0 0 1 0 0 0 1 ) ⋅ ( 1 0 0 0 1 2 0 2 1 ) = ( 1 − 1 − 2 0 1 2 0 2 1 ) S =S_1^{-1}S_2 = \begin{pmatrix}
1& -1 & 0\\
0& 1 & 0\\
0 & 0 & 1
\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}
1& 0 & 0\\
0& 1 & 2\\
0 & 2 & 1
\end{pmatrix}
= \begin{pmatrix}
1& -1 & -2\\
0& 1 & 2\\
0 & 2 & 1
\end{pmatrix} S = S 1 − 1 S 2 = ⎝ ⎛ 1 0 0 − 1 1 0 0 0 1 ⎠ ⎞ ⋅ ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 2 0 2 1 ⎠ ⎞ = ⎝ ⎛ 1 0 0 − 1 1 2 − 2 2 1 ⎠ ⎞
A ′ = S T A S = ( 1 0 0 − 1 1 2 − 2 2 1 ) ⋅ ( 1 − 2 0 − 2 1 1 0 1 1 ) ⋅ ( 1 − 1 − 2 0 1 2 0 2 1 ) A' = S^TAS = \begin{pmatrix}
1& 0 & 0\\
-1& 1 & 2\\
-2 & 2 & 1
\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}
1& -2 & 0\\
-2& 1 & 1\\
0 & 1 & 1
\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}
1& -1 & -2\\
0& 1 & 2\\
0 & 2 & 1
\end{pmatrix} A ′ = S T A S = ⎝ ⎛ 1 − 1 − 2 0 1 2 0 2 1 ⎠ ⎞ ⋅ ⎝ ⎛ 1 − 2 0 − 2 1 1 0 1 1 ⎠ ⎞ ⋅ ⎝ ⎛ 1 0 0 − 1 1 2 − 2 2 1 ⎠ ⎞ = = =
= ( 1 − 2 0 − 3 5 3 − 6 7 3 ) ⋅ ( 1 − 1 − 2 0 1 2 0 2 1 ) = \begin{pmatrix}
1& -2 & 0\\
-3& 5 & 3\\
-6 & 7 & 3
\end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix}
1& -1 & -2\\
0& 1 & 2\\
0 & 2 & 1
\end{pmatrix} = ⎝ ⎛ 1 − 3 − 6 − 2 5 7 0 3 3 ⎠ ⎞ ⋅ ⎝ ⎛ 1 0 0 − 1 1 2 − 2 2 1 ⎠ ⎞ = ( 1 − 3 − 6 − 3 14 19 − 6 19 29 ) = \begin{pmatrix}
1& -3 & -6\\
-3& 14 & 19\\
-6 & 19 & 29
\end{pmatrix} = ⎝ ⎛ 1 − 3 − 6 − 3 14 19 − 6 19 29 ⎠ ⎞ .
So, Q ( y ) = y 1 2 − 6 y 1 y 2 − 12 y 1 y 3 + 14 y 2 2 + 38 y 2 y 3 + 29 y 3 2 Q(y) = y_1^2 - 6y_1y_2 -12y_1y_3 + 14y_2^2 + 38y_2y_3 +29y_3^2 Q ( y ) = y 1 2 − 6 y 1 y 2 − 12 y 1 y 3 + 14 y 2 2 + 38 y 2 y 3 + 29 y 3 2