Matritsali differensial tenglamalarni integrallash. Koshi integral formulasi, eksponensial matrisa



Yüklə 115,7 Kb.
səhifə1/3
tarix07.05.2023
ölçüsü115,7 Kb.
#109062
  1   2   3
Matritsali differensial tenglamalarni integrallash. Koshi intnegr


MATRITSALI DIFFERENSIAL TENGLAMALARNI INTEGRALLASH.KOSHI INTEGRAL FORMULASI, EKSPONENSIAL MATRISA”


REJA:

1.Differensial tenglamalar sistemasini vektorli ko’rinishi.


2.Xarakteristik tenglamaning ko’rinishi.
3.Matirisali tenglamaning yechimlarining xossalari.

Matritsali differensial tenglamalarni integrallash.Koshi integral formulasi Eksponensial matrisa” mavzusi bo‘yicha tarqatma material


O’zgarmas koeffisiyentli chiziqli differensial tenglamalar sistemasi

dyi  n aij y j (1) (i 1, n) dx j1
berilgan bo’lsin.
Ma’lumki (1) sistemani vektorli
dy
Ay (2) dx
ko’rinishda xam yozish mumkin. Bunda

a11

A  a21
 an1 

a12
a22

an2






a1n

a2n
,
 
ann 

y1
   y2 y    
   yn 


birustunlimatrisayoki o’ (2) vektorlitenglamauchunKoshimasalasi

y(x0 )  y 0 ,

y10 

y 0   
y20  colon(y10 , y20 ,...,yn0 )


 yn0 
(2)tenglamani yechimini
yBex (3)
ko’rinishda izlaymiz. Bunda B, n1 tartibli matrisa
1
 
B  2 
n 
(3) ni (2) ga keltirib qo’ysak
Bex ABex

yoki
(AE)B 0 (4)
tenglama ega bo’lamiz. Bunda E birlik matrisa

 1

E 0

 0


0
1

0






0

0,

 1

0
 
trivial bo’lmagan B 0 matrisa (4) tenglamani qanoatlantirishi uchun
 0

(AE) (5)
matirisaning maxsus bo’lishi zarur va yetarlidir. Ya’ni uning determinanti det(A E)  A E  0 (6).
(6) ga (2) sistemaga mos bo’lgan xarkteristik tenglama deyiladi.
soniga A matrisaning xos qiymati, V vektor esa λ ga mos bo’lgan xos vektor deyiladi.
(6) xarkteristik tenglamaning xar bir λk ildizi uchun (4) tenglamadan nolga teng bo’lmagan 1(k ) 
B  2(k ) 
 
n(k ) 
Matrisani aniqlaymiz.
(2) vektorli tenglamaning ixtiyoriy ta chiziqli bog’liq bo’lmagan
Y1(x),Y2(x),...,Yn (x)

vektorli yechimlarga (2) tenglamaning fundamental yechimlar sistemasi deyiladi. Bunda quyidagi xollar bo’lishi mumkin.
1xol
Xrakteristik tenglamaning ildizlari haqiqiyva bir-biriga teng emas. U xolda (2) tenglama n-ta yechimlarga ega bo’lib ularni

Yk B(k)ekx (k 1, n) (7)
ko’rinishda yozish mumkin. Isbot etish mumkinkim bular (2) tenglamaning fundamental yechim sistemasini tashkil etadi.U xolda (2) tenglamaning umumiy yechimi n n
y ckB (k)ekx ck yk (8)
k1 k1
dan iborat bo’ladi.

(AE)B 0
6  1
 0
3 2 
(A1E)B(1)

AE  0
12 815 0 1 3
33 1112((11))  0


2 5
Misol-1 y  Ay A 36 21
31(1) 2(1)  0 31(1) 2(1) 1(1) 1 2(1)  3

3
1
(A 1E)B(2)  0 3

1(2) 2(2) 1(2) 1
B(2)  11 y2  e5t 11

3
1312((22))   0
2(2) 1
B(1)  1y1 B(1)e3t e3t 1

1 1

y c1y1  c2 y2  c1e3t 3  c2e5t 1


2 xolxarakteristiktenglamak p qi kompleksildizgaegabo’lsinBuxolda (2) tenglamaningyechimibuildizgamosbo’lganyechimi
yk B(k)e(pqi)x B(k)e pxeiqx B(k)e px (cosqx isin qx)
B(k) kompleks son bo’lgani uchun uni
11(k)  21(k) 
Bk B1(k)  iB2(k) 12(k)  i22(k) 
   
1(nk)  2(kn) 

ko’rinishda yozish mumkin (AB)C AC BC ga asosan
11(k)  21(k) 

~yk epx ....12(k)   i..22(k) (cosqx isin qx) 
1(nk)  2(kn) 
11(k) cosqx 21(k) sin qx i21(k) cosqx 11(k) sin qx
epx12(k) cosqx 22(k) sin qx i22(k) cosqx 12(k) sin qx

................................................................ 
(k) cosqx 2(kn) sin qx i2(kn) cosqx 1(nk) sin qx
 1n
(1) (2)
11(k) cosqx 21(k) sin qx 11(k) sin qx 21(k) cosqx
y1k e px  ........................... ; y2k e px  ........................... 
1(nk) cosqx 2(kn) sin qx 1(nk) sin qx 2(kn) cosqx

yc1y1k c2 y2k c1epx(1) c2epx(2)
Misol

dy
Ay dx
A EB  0
3   2
 0

A  34 12

A E  0 y  y12  y
2  2 5  0 1,2 1 2i
4 1
A 1EB  0 3 14 2i 1122i12   0

2  2i1  22  0 1 i1 2 1 1 2 1 i
~y B(1)e12ix e x B(1)e2ix e x 11 icos2x isin 2x 
e x cos2x  sincos22xxiisinsin22xx cos2x




yc1excos2cosx2sinx 2xc2exsin 2sinx2cosx 2x

y1 c1ex cos2xc2ex sin 2x y2 c1ex(cos2x sin 2x) c2ex(sin2x cos2x)


3 xol.
Agar xarakteristik tenglama r-karrali λs ildizga ega bo’lsa, u xolda, bu ildizga mos bo’lgan (2) tenglamaning yechimi
y(x) B1(s) B2(s)xB3(s)x2 ...Br(s)xr1esx
dan iborat buladi.
Misol-2
dy 1  2
Ay A  2  3
dx
A EB  0 A E  0
1  2(1)2  0 1,2  1 2  3 
y  BA11   BA22 xex  0
buni berilgan tenglamaga qo’yamiz
 A

  •  B11    BA22 xex   BA22 ex   1223 BA11    BA22 xex


bundan
 A1 A2x A2 A1 2B1 A1x 2B2x
B1 B2x B2 2A1` 3B1  2A2x 3B2x
A1 , A2 ixtiyoriy

  • А1 А2 А1  2B1 2B1  2А1 А2

  • А2 А2  2B2 2B2  2A2 B1 B2  2А1 3B1

A2
B2  2А2 3B2 B1 A1
2
B2  A2
 A
y   A1 1 A22    AA22 xex   AA11    A22 A2 xA2 xex

c1ex 11  c2ex 2x2x1
A2 c2
A1  c1 
2

Endi (2) tenglamaning ta chiziqli bog’liq bo’lmagan yechimlaridan n x n y(x) matrisani tuzamiz.
y1(x)   y1(x) y12(x).....y1n (x) 
   
Y(x)  y2 (x) y21(x) y22(x).....y2n (x)
 yn (x)  yn1(x) yn2 (x).....ynn (x)
u xolda
dY
A(x)Y (9) dx
ga matrisali tenglama deyiladi.

detY(x) W(x)ga


Vronskiy determinanti deyiladi. Agar U(x) matrisa, (9) matrisiali tenglamani qanoatlantirsa, unga (9) tenglamaning integrali yoki fundamental matrisasi deyiladi. (matrisali yechim) Bundan ko’rinadikim chiziqli differensiali tenglamalar sistemasini
dyi  n Pij (x)y j ni dy A(x)y vektorli ravishda yoki dY A(x)Y dx j1 dx dx
matrisali ravishda yozish mumkin. Bu tenglamalr orasidagi boglanish shundan iboratki nxn Y(x) matrisali yechimning ustunlari (2) tenglamaning uzaro chiziqli bog’liq bo’lmagan vektorli yechimlarni tashkil etadi.
Agar A(x) matrisa funksiya, o’zgarmas matrisa bo’lsa.
a11 a12.....a1n
 

А a21 a22.....a2n  an1 an2.....ann


o’zgarmas koeffisiyentli matrisali
dY
AY dx
tenglamaning yechimini

Y Bex


ko’rinishda izlaymiz bunda B n 1 tartibli matrisa
1
 
B2
n 
Agar o’zgarmas matrisa uchun
Ah h
tenglik bajarilsa, u xolda  son A matrisaning xos soni (xos qiymati), h vektorga esa  ga mos bo’lgan xos vektor deyiladi.
TEOREMA.Y(x) matrisa (9) tenglamaning fundamental matrisasi bo’lishi x(,) oraliqdagi qiymatlar uchun detY(x) W(x)  0
shartining bajarilishi zarur va yetarlidir.
TEOREMA 2.Agar y1 (x) matrisa (9) tenglamaning biror intervalda aniqlangan matrisali yechimi bo’lsa u xolda y1(x)c xam bu tenglamaning yechimi buladi.
Ya’ni d(Y1c)  A(t) (Y,c) dx
S, nx1 tartibli ixtiyoriy o’zgarmas matrisa xakikatan xam
dY1 A(x)Y1 (10) dx
tenglamaning ikki tomonini ungdan C matrisaga kupaytiramiz.
dY1 C A(x)Y1C
dx
\C o’zgarmas matrisa bo’lgani uchun d(Y1C)  A(x)(Y1C) dx ya’ni Y1C (9) tenglamani yechimi buladi.

Yüklə 115,7 Kb.

Dostları ilə paylaş:
  1   2   3




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azkurs.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

gir | qeydiyyatdan keç
    Ana səhifə


yükləyin