1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : المعادلات التفاضلية و التكاملية : معادلات تفاضلية :

Ordinary Differential Equation--System with Constant Coefficients

المؤلف:  المرجع الالكتروني للمعلوماتيه

المصدر:  المرجع الالكتروني للمعلوماتيه

الجزء والصفحة:  ...

3-7-2018

878

Ordinary Differential Equation--System with Constant Coefficients

To solve the system of differential equations

 (dx)/(dt)=Ax(t)+p(t),

(1)

where A is a matrix and x and p are vectors, first consider the homogeneous case with p=0. The solutions to

 (dx)/(dt)=Ax(t)

(2)

are given by

 x(t)=e^(At).

(3)

But, by the eigen decomposition theorem, the matrix exponential can be written as

 e^(At)=uDu^(-1),

(4)

where the eigenvector matrix is

 u=[u_1 ... u_n]

(5)

and the eigenvalue matrix is

 D=[e^(lambda_1t) 0 ... 0; 0 e^(lambda_2t) ... 0; | | ... 0; 0 0 ... e^(lambda_nt)].

(6)

Now consider

e^(At)u = uDu^(-1)u=uD

(7)

= [u_(11) u_(12) ... u_(1n); u_(21) u_(22) ... u_(2n); | | ... |; u_(n1) u_(n2) ... u_(nn)][e^(lambda_1t) 0 ...  0; 0 e^(lambda_2t) ... 0 ; | | ... 0 ; 0 0 ... e^(lambda_nt) ]

(8)

= [u_(11)e^(lambda_1t) ... u_(1n)e^(lambda_nt); u_(21)e^(lambda_1t) ... u_(2n)e^(lambda_nt); | ... |; u_(n1)e^(lambda_1t) ... u_(nn)e^(lambda_nt)].

(9)

The individual solutions are then

 x_i=(e^(At)u)·e_i^^=u_ie^(lambda_it),

(10)

so the homogeneous solution is

 x=sum_(i=1)^nc_iu_ie^(lambda_it),

(11)

where the c_is are arbitrary constants.

The general procedure is therefore

1. Find the eigenvalues of the matrix A (lambda_1, ..., lambda_n) by solving the characteristic equation.

2. Determine the corresponding eigenvectors u_1, ..., u_n.

3. Compute

 x_i=e^(lambda_it)u_i

(12)

for i=1, ..., n. Then the vectors x_i which are real are solutions to the homogeneous equation. If A is a 2×2 matrix, the complexvectors x_j correspond to real solutions to the homogeneous equation given by R[x_j] and I[x_j].

4. If the equation is nonhomogeneous, find the particular solution given by

 x^*(t)=X(t)intX^(-1)(t)p(t)dt,

(13)

where the matrix X is defined by

 X(t)=[x_1 ... x_n].

(14)

If the equation is homogeneous so that p(t)=0, then look for a solution of the form

 x=xie^(lambdat).

(15)

This leads to an equation

 (A-lambdaI)xi=0,

(16)

so xi is an eigenvector and lambda an eigenvalue.

5. The general solution is

 x(t)=x^*(t)+sum_(i=1)^nc_ix_i.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي