特徵根法

特徵根法

特徵根法是數學中解常係數線性微分方程的一種通用方法。特徵根法也可用於通過數列的遞推公式(即差分方程,必須為線性)求通項公式,其本質與微分方程相同。例如 稱為二階齊次線性差分方程: 加權的特徵方程。

定義

特徵根法是解常係數線性微分方程的一種通用方法。

特徵根法也可用於通過數列的遞推公式(即差分方程,必須為線性)求通項公式,其本質與微分方程相同。

特徵根法 特徵根法
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稱為二階齊次線性差分方程: 加權的特徵方程。

利用特徵根法解方程

對微分方程:

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設特徵方程 兩根為 r、 r。

① 若實根 r不等於 r

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.

② 若實根 r= r

③ 若有一對共軛復根 a± bi

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對差分方程:

1) 若特徵方程有兩個不等實根 r、 r

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其中常數 c、 c由初始值 a= a、 a= b 唯一確定。

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(1)

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(2)

2) 若特徵方程有兩個相等實根 r= r= r

特徵根法 特徵根法

其中常數 c、 c由初始值唯一確定。

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(1)

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(2)

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3 )若特徵方程有一對共軛復根,則有

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一類重特徵根對方程解的簡便解法

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對於常係數齊次線性微分方程組 ,當矩陣 A的特徵根 的重數是 ,對應的 m個初等因子是 , 時,它對應方程中ni個線性無關解,其結構形如 ,此時多項式 的次數小於等於 , 。

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由於 M計算起來非常困難,本文利用相似矩陣的特點和Jordan標準型在 與 之間找到了一個便於套用的多項式 次數的上界,使計算起來更加方便和有效。

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