Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 13. 10. 2013 18:29

SagiCZ
Zelenáč
Příspěvky: 19
Reputace:   
 

Maticová exponenciála pomocí Cayle-Hamiltonovy věty

Dobrý den,

mám za úkol vypočítat maticovou exponenciálu s využitím C-H věty a nevím si s tím rady.

Konkrétně mám odvodit, čemu se rovná:

$e^{At}$, kde $A=\begin{bmatrix}
  0 & 1 \\
  -1 & 0
 \end{bmatrix}$ a $t$ je nějaká reálná proměnná (čas).

Našel jsem ve skriptech řešení i odvozenou teorii, ale ani jedno mi moc nepomohlo pochopit jak to vlastně funguje.

Podle C-H věty má platit, že matice A musí "vyhovovat" svému charakteristickému polynomu z čehož lze odvodit, že

$A^n = -\alpha_0I-\alpha_1A-...-\alpha_{n-1}A^{n-1} $

Přičemž koeficienty $\alpha_0 ... \alpha_{n-1}$ lze potom nějak dopočítat. Nechápu jak to ale lze využít pro výpočet něčeho ve tvaru $e^{M}$, kde M je nějaká matice.

V řešení mám, že:
$e^{At} = \alpha_1At+\alpha_0I\:\:\:\:\:\:(1)$

a koeficienty dostanu z rovnic:
$e^{it}=\alpha_1it+\alpha_0$
$e^{-it}=-\alpha_1it+\alpha_0$

kde $i$ a $-i$ jsou vlastní čísla matice A.

Vůbec ale nechápu do čeho to dosazovali a proč by měla platit rovnice (1). Jediné, co podle C-H platí, je podle mě:

$A^2 + I = 0$, tedy, že matice vyhovuje své vlastní char. rovnici. Nevím ale jak to využít a dostat se na rovnici (1).

Hledal jsem to už na několika místech a pokaždé tu větu používají jinak a prostě nerozumím tomu, jak se to má spočítat. Pomůže někdo? Cvičící byl naprosto neschopný cokoliv vysvětlit a po mém dotazu, jak se to má udělat řekl, že to najdu ve skriptech a odešel.

Offline

 

#2 13. 10. 2013 19:46

vanok
Příspěvky: 14610
Reputace:   742 
 

Re: Maticová exponenciála pomocí Cayle-Hamiltonovy věty

Ahoj ↑ SagiCZ:,

Treba vediet, ze su aj ine methody na vypocet exponcialu matice.

Iste si videl tuto definiciu

$\exp A=e^A=\sum_{k \geq 0} \frac{1}{k!}A^k$

C-H ty dokazuje ze kazda mocnica matice A sa da vyjadrit vdaka A a I,
napr
$A^2=-I$
$A^3=-A$
$A^4=-A^2=I$....

Cize teraz mas vsetko aby si dal odpoved na tvoje cvicenie, ziadanou metodou.


Srdecne Vanok
The respect, the politeness are essential qualities...and also the willingness.
Do not judge the other one.
Ak odpovedam na nejaku otazku. MOJ PRINCIP NIE JE DAT ODPOVED ALE UKAZAT AKO SA K ODPOVEDI DOSTAT

Offline

 

#3 13. 10. 2013 20:17

SagiCZ
Zelenáč
Příspěvky: 19
Reputace:   
 

Re: Maticová exponenciála pomocí Cayle-Hamiltonovy věty

↑ vanok:

Děkuji mockrát. Zkusím to dodělat.

Offline

 

#4 15. 11. 2015 15:34

dimo41
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: FEI STU
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Maticová exponenciála pomocí Cayle-Hamiltonovy věty

Vypočítal som exponenciálnu maticu a teraz ju mam dopočítať že je to úplne primitívne ale nejako neviem nato prijsť nepomôžete :) ?


//forum.matweb.cz/upload3/img/2015-11/97700_dopocitat.jpg
//forum.matweb.cz/upload3/img/2015-11/98030_Exponencialna%2Bmatica.jpg

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson