例子问题
问题61:微分方程
求给定方程组的通解。
求给定方程组的通解
首先找到特征值和特征向量。
因此特征值是
现在计算特征向量
为
因此,
为
因此
因此,
通解是,
问题62:微分方程
解初值问题.在哪里
要解齐次方程组,我们需要一个基本矩阵。具体来说,它有助于得到矩阵指数。为了做到这一点,我们将矩阵对角化。首先,我们要找到特征值我们可以通过计算的行列式来做.
求特征空间,对于= 1,我们有
第一行加-1/2到第二行再除以-1/2,得到这意味着
因此,我们有一个特征向量.
对于= 4
把第一行加到第二行,我们有
所以用一个特征向量.
因此,我们有而且.用2x2矩阵的逆公式,我们得到了这个.正如我们所知,我们有
齐次线性方程组的解是简单地将矩阵指数乘以初始条件。对于其他基本矩阵,也需要矩阵逆。
因此,我们最终的答案是
例子问题1:一阶线性微分方程组
求解齐次方程:
在初始条件下:
这些答案都不是
这是一个齐次二阶微分方程。为了解出这个方程我们需要解出方程的根。这个方程可以写成:
用二次公式或者因式分解可以得到根而且
齐次方程的解为:
所以我们不知道常数,但可以用我们解出的值代入根:
我们有两个初值,一个是y(t),一个是y'(t),都是t=0\
所以:
所以:
我们可以解出:然后代入另一个方程来解
求解,我们得到:然后
这给出了一个最终的答案:
例子问题1:一阶线性微分方程组
求解二阶微分方程:
以初始值为准:
这些答案都不是
这是一个齐次二阶微分方程。为了解出这个方程我们需要解出方程的根。这个方程可以写成:
用二次公式或者因式分解可以得到根而且
齐次方程的解为:
所以我们不知道常数,但可以用我们解出的值代入根:
我们有两个初值,一个是y(t)另一个是y'(t),都是t=0
所以:
所以:
我们可以解然后代入另一个方程来解
求解,我们得到:然后
这给出了一个最终的答案:
例子问题1:一阶线性微分方程组
求y的微分方程:
在初始条件下:
这是一个齐次的一阶微分方程。为了解出这个方程我们需要解出方程的根。这个方程可以写成:
给我们一个根
齐次方程的解为:
所以我们不知道这个常数,但可以用我们解出的值代入根:
对于t=0时的y(t)我们有一个初值
所以:
这给出了一个最终的答案:
例子问题1:一阶线性微分方程组
求解三阶微分方程:
这些答案都不是
这是一个齐次的三阶微分方程。为了解出这个方程我们需要解出方程的根。这个方程可以写成:
用三次式或者因式分解得到根,而且
齐次方程的解为:
所以我们不知道常数,但可以用我们解出的值代入根:
我们有三个初值,一个是y(t)一个是y'(t)一个是y'(t)一个是y'(t)都是t=0
所以:
所以:
所以这个可以通过代换来解或者通过建立一个3X3矩阵来化简。一旦你使用了这些方法中的任何一个,常量的值将是:然后而且
这给出了一个最终的答案:
例子问题1:一阶线性微分方程组
求解微分方程:
根据初始条件:
这是一个齐次的三阶微分方程。为了解出这个方程我们需要解出方程的根。这个方程可以写成:
用三次式或者因式分解得到根,而且
齐次方程的解为:
所以我们不知道常数,但可以用我们解出的值代入根:
我们有三个初值,一个是y(t)一个是y'(t)一个是y'(t)一个是y'(t)都是t=0
所以:
所以这个可以通过代换来解或者通过建立一个3X3矩阵来化简。一旦你使用了这些方法中的任何一个,常量的值将是:然后而且
这给出了一个最终的答案:
例8:一阶线性微分方程组
求给定方程组的通解。
求给定方程组的通解
首先找到特征值和特征向量。
因此特征值是
现在计算特征向量
为
因此,
为
因此
因此,
通解是,
例子问题1:齐次线性系统
代入齐次线性方程组为,下列哪个矩阵在相平面上有鞍点平衡?
鞍点相平面由两个不同符号的实数特征值构成。其中三个矩阵是三角形的,这意味着它们的特征值在对角线上。对于这三个,特征值是实数,但都是相同的符号,这意味着它们没有鞍座。对于剩下的两个,我们需要用特征方程找到特征值。
为,我们有
这个的区别是,所以解是非实的。因此,这个矩阵不产生鞍点。
为我们有,
我们看到这个矩阵产生了两个具有不同符号的实数特征值。因此,这是正确的选择。
问题71:微分方程
求常微分方程组的通解
在哪里
其他答案都没有。
求的特征值和特征向量用矩阵的特征方程
对应的特征值分别是
而且
我们得到通解是