Так
как функции - решение однородной системы ДУ (1).
Умножим
(6) скалярно на :
,
,
.
(7)
Метод Коши применяется, когда мы можем построить две взаимно ортогональных системы нормальных фундаментальных решений.
Системы линейных дифференциальных уравнений с
постоянными коэффициентами
,
(1)
где - матрица с постоянными коэффициентами.
(2)
неоднородная система ДУ.
Решение
(1) будем искать в виде ,
(3)
где - вектор,
.
Подставив
решение в (1), получим: -
-собственные значения,
- собственные векторы.
1. Все
корни характеристического уравнения действительны и различны. Это значит, - - частные решения однородной системы.
следовательно,
общее решение однородной системы имеет следующий вид: (4)
Воспользуемся основной теоремой алгебрыо представлении вещественной матрицы:
Проинтегрировав
систему покомпонентно, получаем:
. Тогда общее решение однородной системы
ДУ
, где матрица
состоит
из собственных векторов матрицы А.
2. Характеристическое
уравнение имеет комплексный корень .
Если матрица вещественная, то будет существовать
комплексно сопряженный корень характеристического уравнения. Общее решение (1)
может быть представлено в виде (4).
Согласно следующей теореме:
Теорема.
Если оператор - вещественный, а
-функции принимающие действительные
значения, а
-решение однородного уравнения
, тогда
будут
тоже действительными решениями
.
То
есть, если вещественная матрица, то паре комплексно
сопряженных корней характеристического уравнения будет соответствовать пара
действительных решений, а именно:
.
3. Корень
характеристического уравнения имеет кратность .
В этом случае для
матрицы строится Жорданова Нормальная Форма и
общее решение СЛДУ имеет вид:
,
постоянные векторы. Максимальная степень
полинома соответствует максимальной степени элементарного делителя для
характеристического числа
.
,
-соответствующая Жорданова Нормальная
Форма. Допустим, что у нас есть одна клетка Жордана размерности
, соответствующая собственному числу
:
.
Тогда покомпонентно система будет иметь вид:
Начнем
интегрировать эту систему с -го уравнения:
.
Затем
решим -ое уравнение методом вариации постоянных,
используя уже известное решение
.
.
Продолжая
процесс интегрирования получим все компоненты вектора .
Общее
решение однородной системы ДУ имеет вид: , где
матрица Р состоит из собственных и присоединенных векторов матрицы А,
соответствующих собственному числу
.
Матричные дифференциальные уравнения.
Пусть
дано матричное дифференциальное уравнение: ,
(1)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.