第二十五讲 用线性代数解微分方程组
一,上一講的例題,如圖:
設x=T1x=T_1x=T1?,y=T2y=T_2y=T2?
方程組為·:{x′=?2x+2yy′=2x?5y\left\{\begin{matrix}{x}'=-2x+2y\\ {y}'=2x-5y\end{matrix}\right.{x′=?2x+2yy′=2x?5y?
用消元法求出的通解為:{x=c1e?t+c2e?6ty=12c1e?t?2c2e?6t\left\{\begin{matrix}x=c_{1}e^{-t}+c_{2}e^{-6t}\\ y=\frac{1}{2}c_{1}e^{-t}-2c_{2}e^{-6t}\end{matrix}\right.{x=c1?e?t+c2?e?6ty=21?c1?e?t?2c2?e?6t?
二,用矩陣重新表示方程組:
[x′y′]=[?222?5][xy]\begin{bmatrix}{x}'\\ {y}'\end{bmatrix}=\begin{bmatrix} -2 &2 \\ 2 & -5\end{bmatrix}\begin{bmatrix}x\\ y\end{bmatrix}[x′y′?]=[?22?2?5?][xy?]
三,用矩陣重新表示通解:
[xy]=c1[112]e?t+c2[1?2]e?6t\begin{bmatrix}x\\ y\end{bmatrix}=c_{1}\begin{bmatrix} 1\\ \frac{1}{2}\end{bmatrix}e^{-t}+c_{2}\begin{bmatrix}1\\ -2\end{bmatrix}e^{-6t}[xy?]=c1?[121??]e?t+c2?[1?2?]e?6t
四,設解的形式為:
[xy]=[a1a2]eλt\begin{bmatrix}x\\ y\end{bmatrix}=\begin{bmatrix} a_{1}\\ a_{2}\end{bmatrix}e^{\lambda t}[xy?]=[a1?a2??]eλt
五,將解帶入方程組:
[x′y′]=λ[a1a2]eλt=[?222?5][a1a2]eλt=[?222?5][xy]\begin{bmatrix}{x}'\\ {y}'\end{bmatrix}=\lambda \begin{bmatrix} a_{1}\\ a_{2}\end{bmatrix}e^{\lambda t}=\begin{bmatrix} -2 &2 \\ 2 & -5\end{bmatrix}\begin{bmatrix}a_{1}\\ a_{2} \end{bmatrix}e^{\lambda t}=\begin{bmatrix} -2 &2 \\ 2 & -5\end{bmatrix}\begin{bmatrix}x\\ y\end{bmatrix}[x′y′?]=λ[a1?a2??]eλt=[?22?2?5?][a1?a2??]eλt=[?22?2?5?][xy?]
六,化簡,求出特征值:
七,將λ1\lambda _{1}λ1?和λ2\lambda _{2}λ2?分別代入等式,求出特征向量:
八,得解空間:
[xy]=c1[112]e?t+c2[1?2]e?6t\begin{bmatrix}x\\ y\end{bmatrix}=c_{1}\begin{bmatrix} 1\\ \frac{1}{2}\end{bmatrix}e^{-t}+c_{2}\begin{bmatrix}1\\ -2\end{bmatrix}e^{-6t}[xy?]=c1?[121??]e?t+c2?[1?2?]e?6t
九,二階矩陣的特征值是如下方程的解:
λ2?trace(A)λ+detA=0\lambda ^{2}-trace(A)\lambda +detA =0λ2?trace(A)λ+detA=0
trace(A)是A的跡,detA是A的行列式
總結
以上是生活随笔為你收集整理的第二十五讲 用线性代数解微分方程组的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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