.
(1.79)
Цей оператор має дві основні властивості:
1) , де
–
довільна постійна.
2) , де
й
— вектори.
Доведення.Дійсно,
,
.
Наслідком властивостей 1 й 2 є , де
– довільна постійна.
Теорема 1. Якщо є розв'язанням лінійної однорідної системи
, то
, де
– довільна постійна, теж буде розв'язанням
тієї ж системи.
Доведення.Дано
, доведемо що
.
Використаємо властивість 1 оператора
:
,
що й було потрібно довести.
Теорема 2. Якщо
і
є
розв'язаннями однорідної лінійної системи
, то
сума
теж є розв'язанням тієї ж системи.
Доведення.Дано
,
.
Потрібно довести, що
.Використовуючи
властивість 2 оператори
, одержуємо
, що й було потрібно довести.
Наслідок теорем 1 й 2. Якщо ,
розв'язання однорідної лінійної системи
, то
лінійна комбінація
, де
–
довільні постійні, теж є розв'язанням тієї ж системи.
Теорема 3. Якщо лінійна однорідна система з
дійсними коефіцієнтами
має комплексне розв'язання
, то дійсна й мнима частини окремо
і
є
розв'язаннями тієї ж системи.
Доведення.Дано
. Треба довести, що
й
. Користуючись властивостями 1 й 2
оператори
, одержуємо
. Отже,
і
, що й
було потрібно довести.
Система векторів (розв'язань рівняння (1.71)) ,
де
називається лінійно залежною на
відрізку
, якщо існують такі не рівні нулю одночасно
постійні
, що:
, при
.
(1.80)
Якщо ж тотожність (1.80) справедлива лише при ,
то вектори
називаються лінійно незалежними на
.
Наприклад, два вектори й
очевидно є лінійно незалежними на
довільному інтервалі
, тому що тотожність
виконується лише при
.
.
Відзначимо, що одна векторна тотожність (1.80)
еквівалентно тотожностям:
(1.81)
Якщо вектори
лінійно
залежні, то це значить, що існує нетривіальна система
,
що задовольняє системі (1.81) лінійних однорідних по відношенню
рівнянь, а її визначник
повинен дорівнювати нулю для
всіх значень . Цей визначник системи називають визначником
Вронського для системи векторів
.
Теорема 4.Якщо
визначник Вронського розв'язань
лінійної однорідної системи
з неперервними на
коефіцієнтами
дорівнює нулю хоча б в одній точці
, то розв'язання
лінійно
залежні на
й на розглянутому відрізку
.
Доведення Тому що
визначник Вронського системи розв'язань
, отже існує набір
,
для якого:
.
(1.82)
Покладемо
, (1.83)
де
ті ж самі, що й у
рівності (1.82). Вектор-функція (1.83) задовольняє рівнянню
й, крім того, у силу (1.82) – початковій
умові
.
На підставі теореми існування й одиничності ( неперервні)
укладаємо, що вектор-функція
. (1.84)
Тому що не всі
дорівнюють нулю, то з (1.84) треба лінійна
залежність векторів
на
, а звідси треба, що
,
.
Означення.Систему лінійно незалежних
розв'язань
лінійної однорідної системи
називають фундаментальною системою
розв'язань (скорочено ф.с. р.) або базисом однорідної системи.
Тотожним поняттям поняттю ф.с. р. є поняття інтегральної матриці системи
.
(1.76)
Інтегральною матрицею системи (1.76) називають
квадратичну матрицю , стовпцями якої є
лінійно незалежних розв'язань системи.
Тому що кожен стовпець матриці
задовольняє рівнянню
(1.76), те й інтегральна матриця
задовольняє рівнянню
.
Теорема 5.Якщо
коефіцієнти ЛОС неперервні в інтервалі
, то існує фундаментальна система
розв'язань, визначених і неперервних у цьому інтервалі (тобто існує інтегральна
матриця системи).
З теореми про існування й одиничність розв'язання системи ЛДР треба, що
інтегральна матриця однозначно визначається, якщо
задано значення цієї матриці при якомусь («початковому ») значенні
,
. Як
матриця
можна взяти будь-яку невироджену квадратну
матрицю
-го порядку. В окремому випадку, якщо
, інтегральну матрицю
називають нормованою.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.