2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


В этом разделе нельзя создавать новые темы.



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Система ДУ, метод Эйлера
Сообщение06.12.2014, 14:20 
Аватара пользователя


03/11/14

395
Решаю такую систему:
$\left\{
\begin{array}{rcl}
 &\dot{x}=8y-x& \\
 &\dot{y}=x+y& \\
\end{array}
\right.$

Эту систему можно записать в матричном виде:

$\begin{pmatrix}
 & \dot{x} & \\
 & \dot{y} & 
\end{pmatrix}
=
\begin{pmatrix}
 -1&  8& \\
 1&  1& \\
\end{pmatrix}
\begin{pmatrix}
 &  x& \\
 & y & \\
\end{pmatrix}
$

Составим характеристическое уравнение и найдем его корни: ${\lambda}^{2}+9=0$, ${\lambda}_{1,2}=\pm 3i$
Корни комплексно сопряженные, поэтому для нахождения собственного вектора достаточно использовать только один из этих корней, допутим, $3i$. Подставим его в характеристическую матрицу:

$\begin{pmatrix}
 -1-3i&  8& \\
 1&  1-3i& \\
\end{pmatrix}$;

$\left\{
\begin{array}{rcl}
 &(-1-3i)a+8b=0& \\
 &a+(1-3i)b=0& \\
\end{array}
\right.$

Нам надо найти фундаментальную систему решений. Сложим эти два уравнения и получим:
$(-1-3i)a+8b+a+(1-3i)b=0$

$(-3i)a+(9-3i)b=0$

$(-3i)a=-(9-3i)b$, разделим на $3i$

$a=\frac{9-3i}{3i}b=\frac{(9-3i)(-3i)}{3i(-3i)}b=\frac{-27i-9}{9}b=(-3i-1)b$

Пусть $b=1$, тогда $a=-1-3i$. Но эти числа не удовлетворяют исходной системе. Где я ошибся? Перепроверил все уже несколько раз.

 Профиль  
                  
 
 Re: Система ДУ, метод Эйлера
Сообщение06.12.2014, 14:38 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


06/10/08
6422
UPD. Что-то меня сегодня глючит, извините.

 Профиль  
                  
 
 Re: Система ДУ, метод Эйлера
Сообщение06.12.2014, 14:39 
Заслуженный участник


25/02/08
2961
Вы характеристические числа неверно нашли. Ну и естественно получили систему, котороая удовлетворяется только при $\[a = b = 0\]$

 Профиль  
                  
 
 Re: Система ДУ, метод Эйлера
Сообщение06.12.2014, 14:40 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/05/06
13438
с Территории
Nurzery[Rhymes] в сообщении #941147 писал(а):
Где я ошибся?

Здесь
Nurzery[Rhymes] в сообщении #941147 писал(а):
Составим характеристическое уравнение и найдем его корни

 Профиль  
                  
 
 Re: Система ДУ, метод Эйлера
Сообщение06.12.2014, 14:41 
Заслуженный участник


25/02/08
2961
Xaositect
Да там то как раз ошибки нет (ещё один минус даёт мнимая единица в квадрате). Там уже до напортачено

 Профиль  
                  
 
 Re: Система ДУ, метод Эйлера
Сообщение06.12.2014, 14:51 
Аватара пользователя


03/11/14

395
Спасибо, увидел. Хотел упростить себе нахождение характеристического уравнения, вынеся минус за скобку, но только запутал себя. Там вообще оказались действительные корни, и решение такое:

$\left\{
\begin{array}{rcl}
 &x=2C_1 e^{3t} - 4C_2 e^{-3t}& \\
 &y=C_1 e^{3t} + C_2 e^{-3t}& \\
\end{array}
\right.$

-- 06.12.2014, 16:14 --

Не хочу создавать ради такой мелочи отдельную тему, но меня это сильно смущает. Вот, например, я нашел решение системы в виде
$\left\{
\begin{array}{rcl}
 &x=C_1 - C_2 e^{2t}& \\
 &y=C_1 + C_2 e^{2t}& \\
\end{array}
\right.$

а в ответах к задачнику написано почти то же самое:

$\left\{
\begin{array}{rcl}
 &x=C_1 + C_2 e^{2t}& \\
 &y=C_1 - C_2 e^{2t}& \\
\end{array}
\right.$

Оба решения правильные? Ведь такие небольшие отличия бывают, когда выбран другой собственный вектор, и это не должно быть ошибкой. Но в моем случае получается, что функция $x$ может быть той же самой, что и функция $y$, правые части можно приписать любой функции. По-моему это неправильно, потому что решение системы должно определяться однозначно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Система ДУ, метод Эйлера
Сообщение06.12.2014, 15:26 
Аватара пользователя


12/05/12
604
Оттуда
Nurzery[Rhymes]
Это один и тот же собственный вектор, и ответы на самом деле вообще одинаковые. Никакой ошибки. Просто собственный вектор определяется с точностью до множителя.

 Профиль  
                  
 
 Re: Система ДУ, метод Эйлера
Сообщение06.12.2014, 16:15 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/01/13
12065
Казань
$C_2$ - произвольное число. Так что можно взять $C_2=C$, а потом $C$ переобозначить как $C_2$. С произвольными постоянными работать надо не совсем так, как с конкретными числами.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 8 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group