Здесь - наибольший общий правый делитель матриц
и матрица W - унимодальная. В
нашем случае
- унимодальная. В последней формуле можем считать, что
. В противном случае необходимо осуществить
элементарные строчные операции над (а), соответствующие матрице
:
.
Тогда (а) преобразуется в , где
.
Так как ()
- левое взаимно простое разложение, то
существуют матрицы
,
(S28)
такие, что
, что равносильно
.
(б)
“Объединим” два уравнения (а) и (б):
.
(в)
Получили “лишнее” уравнение . Умножим справа уравнение (в) на
матрицу
, что соответствует элементарным операциям над столбцами, так
как эта матрица унимодальна. Из (в) получаем:
.
Если обозначить ,
, получим искомое соотношение
.
S31. Утверждается, что
для ранга r
(
) существуют унимодальные матрицы
такие, что
, где матрица
,
называемая формой Смита-Макмиллана (Smith-McMillan form), она имеет вид
.
(а)
Здесь - нормированные взаимно простые полиномы
такие, что
,
,
- нормированный наименьший общий делитель
всех знаменателей элементов матрицы М.
Доказательство.Находим нормированный наименьший общий знаменатель (least common denominator) d
всех элементов матрицы , что
позволяет вычислить матрицу
,
, откуда
. (б)
Далее находим форму Смита S
для N (S16): , где
.
(в)
Размеры блоков здесь такие же, как и у матрицы М, так
как . Полиномы
обладают свойством
. Матрицы L,
R - унимодальные. Из (б) получаем
, где
.
Элементы ненулевого диагонального блока матрицы М получены из
(в) в результате сокращения
=
(г)
и являются нормированными взаимно простыми полиномами.
Осталось показать, что ,
,
.
Но
(т. е.
делит
без остатка), и с учетом (г) можем
записать
.
И так как ,
-
взаимно простые, то из последнего соотношения получаем, что
,
.
S32. Рассмотрим процедуру поиска полиномиального матричного взаимно простого разложения для матрицы Н. Обозначим
,
,
(а)
.
Тогда и,
учитывая, что
, получим:
. (б)
Использовали обозначения (L, M - унимодальные):
.
(в)
В формуле (б) получены правое
и левое полиномиальные разложения матрицы Н. Осталось показать,
что это взаимно простые разложения. Найдем ранг матрицы :
, откуда следует (S24), что
матрицы
- взаимно простые.
Процедура поиска разложения следующая:
1) находим форму Смита-Макмиллана (S31). “Элементарные” операции позволяют найти матрицы L, R;
2) находим
матрицы ;
3) по формулам (в) вычисляем матрицы разложения.
$8. Объяснить размеры матриц в формуле (а) из S32.
S33. Пусть . “Числитель” разложения Н
эквивалентен любой из форм
~ e ~
,
(формулы (а), (в) из S32). Индексы
обычно не пишут.
“Знаменатели” разложения () имеют одни и те же инвариантные
полиномы, и они эквивалентны, если
.
S34. Пусть . Рассмотрим предел
.
Последнее включение обозначает, что все элементы матрицы -
комплексные числа (это конечные числа! Обычно считают, что
, и если необходимо оперировать с
, то вводят множество
). Такие матрицы Н называют правильными
(proper) и обозначают
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.