Розв’язок систем однорідних рівнянь зі сталими коефіцієнтами матричним методом
Матричний метод як універсальний метод розв’язку лінійних однорідних систем. Диференціальні рівняння. Характеристичне рівняння матриці. Набір власних векторів, що відповідають різним власним числам. Загальний розв’язок лінійного неоднорідного рівняння.
| Рубрика | Математика |
| Вид | реферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 10.01.2009 |
| Размер файла | 50,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1
Реферат
на тему:
Розв'язок систем однорідних рівнянь зі сталими коефіцієнтами матричним методом
Досить універсальним методом розв'язку лінійних однорідних систем з сталими коефіцієнтами є матричний метод. Він полягає в наступному. Розглядається лінійна система з сталими коефіцієнтами, що записана у векторно-матричному вигляді
.
Робиться невироджене перетворення , де вектор - нова невідома векторна функція. Тоді рівняння прийме вигляд
або .
Для довільної матриці завжди існує неособлива матриця , що приводить її до жорданової форми, тобто , де - жорданова форма матриці . І система диференціальних рівнянь прийме вигляд
.
Складемо характеристичне рівняння матриці
, або .
Алгебраїчне рівняння -го ступеня має коренів. Розглянемо різні випадки.
1. Нехай - дійсні різні числа. Тоді матриця має вигляд
.
І перетворена система диференціальних рівнянь розпадається на - незалежних рівнянь
.
Розв'язуючи кожне окремо, отримаємо
.
Або в матричному вигляді
де .
Звідси розв'язок вихідного рівняння має вигляд . Для знаходження матриці треба розв'язати матричне рівняння
або ,
де - жорданова форма матриці . Якщо матрицю записати у вигляді
,
то для кожного з стовпчиків , матричне рівняння перетвориться до
, .
Таким чином, у випадку різних дійсних власних чисел матриця являє собою набір - власних векторів, що відповідають різним власним числам.
2. Нехай - комплексний корінь. Тоді відповідна клітка Жордана має вигляд
,
а перетворена система диференціальних рівнянь
Неважко перевірити, що розв'язок отриманої системи диференціальних рівнянь має вигляд
Або в матричному вигляді
Таким чином, комплексно-спряженим власним числам відповідає розв'язок де
3. Нехай - кратний корінь, кратності , тобто і йому відповідають лінійно незалежних векторів. Тоді клітка Жордана, що відповідає цьому власному числу, має вид
І перетворена підсистема, що відповідає власному числу , розпадається не дві підсистеми
.
.
Розв'язок першої знаходиться з використанням зазначеного в першому пункті підходу. Розглянемо другу підсистему. Запишемо її в координатному вигляді
Розв'язок останнього рівняння цієї підсистеми має вигляд
.
Підставимо його в передостаннє рівняння. Одержуємо
.
Загальний розв'язок лінійного неоднорідного рівняння має вигляд суми загального розв'язку однорідного і частинного розв'язку неоднорідних рівнянь, тобто
.
Загальний розв'язок однорідного має вигляд .
Частинний розв'язок неоднорідного шукаємо методом невизначених коефіцієнтів у вигляді
,
де - невідома стала. Підставивши в неоднорідне рівняння, одержимо
.
Звідси і загальний розв'язок неоднорідного рівняння має вигляд
.
Піднявшись ще на один крок нагору одержимо
.
Продовжуючи процес далі, маємо
.
Або у векторно - матричному вигляді
.
Додавши першу підсистему, одержимо
,
Для останніх двох випадків матриця знаходиться як розв'язок матричного рівняння
.
Подобные документы
Сумісність лінійних алгебраїчних рівнянь. Найвищий порядок відмінних від нуля мінорів матриці. Детермінант квадратної матриці. Фундаментальна система розв’язків та загальний розв'язок системи лінійних однорідних рівнянь. Приклади розв’язання завдань.
курсовая работа [86,0 K], добавлен 15.09.2008Диференціальні рівняння другого порядку, які допускають пониження порядку. Лінійні диференціальні рівняння II порядку зі сталими коефіцієнтами. Метод варіації довільних сталих як загальний метод розв’язування та й приклад розв’язання задачі Коші.
лекция [202,1 K], добавлен 30.04.2014Задача Коші і крайова задача. Двоточкова крайова задача для диференціального рівняння другого порядку. Види граничних умов. Метод, заснований на заміні розв’язку крайової задачі розв’язком декількох задач Коші. Розв'язування систем нелінійних рівнянь.
презентация [86,2 K], добавлен 06.02.2014Лінійні діофантові рівняння. Невизначені рівняння вищих порядків. Невизначене рівняння Ферма. Приклади розв’язання лінійних діофантових рівнянь та системи лінійних діофантових рівнянь. Алгоритми знаходження всіх цілочисельних розв’язків рівнянь.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 29.12.2010Чисельні методи розв’язання систем нелінійних рівнянь: лінійні і нелінійні рівняння, метод простих ітерацій, метод Ньютона. Практичне використання методів та особливості розв’язання систем нелінійних рівнянь у пакеті Mathcad, Excel та на мові С++.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 30.11.2010Застосування методу Гауса (або методу послідовного виключення невідомих) для розв'язання систем лінійних рівнянь. Економний спосіб запису за допомогою компактної схеми Гауса. Алгоритм знаходження рангу матриці, метод Гауса з вибором головного елемента.
курсовая работа [879,9 K], добавлен 02.10.2010Загальні властивості диференціальних рівнянь Ріккаті. Прості випадки інтегрованості в квадратурах. Побудова загального розв’язку у випадку, коли відомий один частинний розв’язок. Структура загального розв’язку, коли відомо два або три частинних розв’язки.
курсовая работа [134,0 K], добавлен 22.01.2013Умова існування цілих розв’язків лінійних діофантових рівнянь, алгоритм Евкліда. Розв’язування лінійних рівнянь з двома змінними в цілих числах. Методика вивчення діофантових рівнянь в загальноосвітніх школах. Діофантові рівняння вищих порядків.
курсовая работа [758,4 K], добавлен 15.05.2019Графічний спосіб розв'язку рівнянь. Комбінований метод пошуку та відокремлення коренів. Метод Ньютона (метод дотичних або лінеаризації). Процедура Ейткена прискорення збіжності. Метод половинного поділу та простих ітерацій уточнення коренів рівняння.
лекция [1,9 M], добавлен 27.07.2013Розв’язання систем лінійних рівнянь методом Жордана-Гауса. Еквівалентні перетворення системи, їх виконання як елемент методів розв’язування системи рівнянь. Базисні та вільні змінні. Лінійна та фундаментальна комбінації розв’язків, таблиці коефіцієнтів.
контрольная работа [170,2 K], добавлен 16.05.2010
