рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Применение теории матриц к решению функциональных уравнений

Применение теории матриц к решению функциональных уравнений - раздел Математика, Функциональные уравнения Применение Теории Матриц К Решению Функциональных Уравнений. Под Знаком Неизв...

Применение теории матриц к решению функциональных уравнений. Под знаком неизвестной функции могут стоять дробно-линейные выражения вида. Такие дроби полностью определяются заданием матрицы, составленной из коэффициентов a, b, c, d. Пример 15. Найти функцию f, определенную при и удовлетворяющую уравнению (5.1) Решение.

Отыщем подстановку, переводящую выражения, стоящие под знаком неизвестной функции f в уравнении (5.1), друг в друга. Для этого положим. Отсюда. Кроме того, . Следовательно, подстановка – искомая.

Уравнение (5.1) примет вид . (5.2) В уравнении (5.1) Подстановка переводит точки соответственно в точки. Кроме того, из характера подстановки вытекает. Поэтому в уравнении (5.2) . Область допустимых значений х в системе, составленной из уравнений (5.1) и (5.2), является пересечением соответствующих областей каждого из уравнений (5.1) и (5.2), т. е. . Исключая из этой системы, получим Обозначив, получим. Из условия получаем, а также, что определяется видом подстановки.

Подстановка дает. Итак, функция с областью определения является решением примера 15, что и подтверждается проверкой. Сужение области определения искомой функции удалением точек вызвано методом решения уравнения. Несложные вычисления показывают, что функция , , удовлетворяет исходному уравнению. В самом деле, полагая в (5.1) , получим. Значения функции , , в точках и 1 соответственно равны и удовлетворяют приведенному соотношению. Более того, решение уравнения (5.1) в классе функций таких, что имеет вид Уравнение (5.1) решено, так как найдена подстановка переводящая дробно-линейные функции и, получим друг в друга.

На языке матриц это означает, что найдена матрица такая, что АХ = kB; BX =lA, где. Возникает вопрос, для любых ли дробно-линейных функций существует аналогичная подстановка; другими словами, для любых ли матриц А и В существует матрица X, удовлетворяющая уравнениям АХ = kВ, (5.3) ВХ = lА (5.4) при некоторых k, l, отличных от нуля. Предполагая, что такая матрица существует, из уравнений (5.3) и (5.4) получим: (lА)X = (lk)В, (ВХ)X = (lk)В, BX2 = (lk)B (5.5) Предположим, что функции, соответствующие матрицам А и В, отличны от констант.

Тогда, как показано выше, для А и В существуют обратные матрицы. Умножим обе части равенства (5.5) слева на В-1. Получим B-1BX2= B-1lkB; EX2 = (lk)E; X2 = mE, где m=lk Найдем общий вид матрицы такой, что, т.е. , при некотором m ≠ 0. Заметим, что х1x4 – х2х3 ≠ 0. Из правила умножения и условия равенства матриц имеем: Вычитая из первого уравнения четвертое, получим т. е. , либо. Если, то = 0 и = 0, что приводит к матрицам вида или. Если же то придем к матрице Проверкой убеждаемся, что матрицы Х2 и Х3 удовлетворяют уравнению X2=mЕ при некотором m. Матрица Х3 при х1 = 0 дает X1. Итак, матрицы вида и и только они удовлетворяют уравнению X2 = mE, m ≠ 0. Из (5.4) имеем X = lВ-1А. Поэтому, если матрица В-1А имеет вид Х2 или Х3, то она удовлетворяет каждому из уравнений (5.3), (5.4). Теперь изложим один из способов решения функционального уравнения вида (5.6) где s(x), t(x), р (х) — некоторые данные функции, Решая матричное уравнение вида А = ВХ, где , , получим X = В-1А, Если матрица X имеет вид, то подстановка в (5.6) даст второе уравнение относительно неизвестных , Если полученная система имеет решение, то из нее найдем выражение для. Последнее дает возможность найти f(x). Как обычно, обязательной частью решения является проверка.

Случай тривиален, А = х1В, т. е. выражения, стоящие в (5.6) под знаком f, совпадают.

Пример 16. Найти функцию f, определенную при, удовлетворяющую уравнению (5.7) Решение.

Решаем матричное уравнение AХ = В, где ; . Для матрицы A обратной является матрица. Тогда. Матрица X имеет вид, поэтому применим к уравнению (5.7) подстановку. Последнюю удобно выполнять с помощью матриц. Правой части уравнения (5.7) соответствует матрица. Применение к ней подстановки равносильно умножению справа на. В результате получим. Таким образом, из уравнения (5.7) находим (5.8) Исключив из системы, составленной из уравнений (5.7) и (5.8) имеем (5.9) Из (5.7) видим, что. Подстановка сохранила эти ограничения.

Кроме того, . Положим. Так как, то. Отсюда. Заменяя, из (5.9) получим. Проверка показывает, что эта функция удовлетворяет условию задачи: § 6.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Функциональные уравнения

Задача решения функциональных уравнений является одной из самых старых в математическом анализе. Они появились почти одновременно с зачатками теории функций. Первый настоящий расцвет этой дисциплины связан с проблемой параллелограмма сил. Ещё в 1769 году Даламбер свёл…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Применение теории матриц к решению функциональных уравнений

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Функциональное уравнение линейной однородной функции
Функциональное уравнение линейной однородной функции. Одним из наиболее исследованных в математике является функциональное уравнение Коши f(x+y) = f(x) +f(y), D (f) =R (4) Нетрудно заметить, что ли

Класс монотонных функций
Класс монотонных функций. Здесь мы будем предполагать, что функция f не убывает на всей действительной оси (случай невозрастания функции рассматривается аналогично). Значит для любых x1 <

Класс ограниченных функций
Класс ограниченных функций. Пусть теперь функция f(x) ограничена с одной стороны (т. е. ограничена либо сверху, либо снизу) на каком-либо интервале (a, b). Нам нужно доказать, что линейными

Функциональное уравнение показательной функции
Функциональное уравнение показательной функции. Покажем, что все непрерывные на всей действительной прямой функции, удовлетворяющие функциональному уравнению f(x+y) = f(x) •f(y), (5) задаются форму

Функциональное уравнение логарифмической функции
Функциональное уравнение логарифмической функции. Все непрерывные решения функционального уравнения f (xy) = f(x) + f(y), (6) справедливого для всех положительных значений x и y, имеют вид f(x) = l

Функциональное уравнение степенной функции
Функциональное уравнение степенной функции. Функциональному уравнению f(xy) = f(x)•f(y) (x > 0, y > 0) (7) удовлетворяют в классе непрерывных функций только функции вида f(x) = xa. Прибегая к

Одно обобщение уравнения Коши
Одно обобщение уравнения Коши. Пусть n — фиксированное натуральное число. Рассмотрим функциональное уравнение (1.11) где D (f) = R. При n = 1 оно обращается в уравнение Коши. Как было показано, в к

Метод сведения функционального уравнения к известному уравнению с помощью замены переменной и функции
Метод сведения функционального уравнения к известному уравнению с помощью замены переменной и функции. Рассмотрим определённые типы функциональных уравнений, которые можно свести к уравнениям, общи

Решение функциональных уравнений с применением теории групп
Решение функциональных уравнений с применением теории групп. В уравнении под знаком неизвестной функции f(x) стоят функции g1 = х и g2 = а – х. В результате замены х на а – х получено еще одно урав

Предельный переход
Предельный переход. Идею предельного перехода проиллюстрируем на следующих примерах. Пример 17. Решить в классе непрерывных функций уравнение (6.1) где х R. Решение. Заменив х на, получим (6

Дифференцирование
Дифференцирование. В некоторых случаях для нахождения решения функционального уравнения целесообразно продифференцировать обе части уравнения, если, конечно, производная существует. В резуль

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги