Построение фундаментальной матрицы решений методом Эйлера
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

Метод Эйлера заключается в следующем.

Решение системы (1) находится в виде:

 

 (5)

 

Функция (5) является решением системы (1), если  – собственное значение матрицы А, а а – собственный вектор этой матрицы, соответствующей числу . Если собственные значения 1, 2, … , n матрицы А попарно различны и a1, a2, …, an соответствующие собственные векторы этой матрицы, то общее решение системы уравнений (1) определяется формулой :

 

 


где С1, С2, … , Сn – произвольные числа.

Для случая кратных корней решение системы принимает вид

 

 (6)

 

где Pi(x)-полиномы степени не выше, чем (к-1), имеющих в совокупности к произвольных коэффициентов. Так что среди коэффициентов этих полиномов к коэффициентов являются произвольными, а оставшиеся к·n-k выражаются через них. Для отыскания коэффициентов полиномов подставим решение (6) в исходную систему уравнений, приравняем коэффициенты при одинаковых функциях. Решим систему по отношению к (k·n-k) коэффициентов. Получим выражение всех коэффициентов через свободные.

Если для кратного собственного значения  матрицы А имеется столько линейно независимых собственных векторов , какова его кратность, то ему соответствует k независимых решений исходной системы:

 

 

Если для собственного значения  кратности k имеется только m (m<k) линейно независимых собственных векторов, то решения, соответствующие , можно искать в виде произведения векторного многочлена степени k - m на , т.е. в виде:

 


Чтобы найти векторы , надо подставить выражение (4) в систему (3). Приравняв коэффициенты подобных членов в левой и правой частях системы, получим уравнение для нахождения векторов .

Для данного задания были найдены следующие собственные значения:

 

.

 

Построили фундаментальную систему решений:

 

 

Найдем 1 строку фундаментальной матрицы решений для характеристического числа . Запишем третью строку решений в общем виде:

 

 

Где аij найдем по выражению:


 или

 

Полученная матрица:

 

 

Решаем систему:

 

 

Полученные корни:

 

 

Доопределим

Тогда первая строка будет иметь вид:


 

Аналогично найдем вторую строку фундаментальной матрицы решений для первого характеристического числа -1. Полученные значения:

 

 

Тогда вторая строка будет иметь вид:

 

 

Найдем третью и четвертую строки фундаментальной матрицы решений для первого характеристического числа . Сопряженный корень не порождает новых вещественных линейно независимых частных решений.

Полученные значения:

 


 

 

Отделяя в нем вещественные и мнимые части, получим два вещественных решения, которые и составляют первую и вторую строки фундаментальной матрицы решений

 

 

Аналогично остальные 3:

 

 

Запишем найденную фундаментальную матрицу решений:

 

 

Умножим транспонированную фундаментальную матрицу решений на вектор свободных коэффициентов и получим вектор общего решения исходной системы:

 

 

Сделаем проверку найденного решения следующим образом:

 

 

Получаем нулевую матрицу-столбец:

 

что показывает, что общее решение найдено верно.






Дата: 2019-07-24, просмотров: 154.