prwlas_w07.pdf

(473 KB) Pobierz
Wiadomo±ci wst¦pne
Wybrane definicje i twierdzenia
Rozwi¡zanie problemu własnego – metody numeryczne
ALGEBRAICZNY PROBLEM WŁASNY
MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE
Budownictwo, studia I stopnia, semestr III
rok akademicki 2010/2011
Instytut L-5, Wydział In»ynierii L¡dowej, Politechnika Krakowska
EwaPabisek
AdamWosatko
MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE
ALGEBRAICZNY PROBLEM WŁASNY
781416063.028.png 781416063.029.png 781416063.030.png 781416063.031.png 781416063.001.png 781416063.002.png 781416063.003.png 781416063.004.png 781416063.005.png 781416063.006.png
Wiadomo±ci wst¦pne
Wybrane definicje i twierdzenia
Rozwi¡zanie problemu własnego – metody numeryczne
Czym jest problem własny?
Algebraiczny problem własny – definicja
W teorii układów liniowych dla układu liniowych równa« algebraicznych
o zwykłej postaci:
Ax = y ,
gdzie A n × n jest macierz¡ kwadratow¡, wyró»nia si¦:
1) pewn¡ dan¡ wielko±¢ wej±ciow¡ y ( sygnał wej±ciowy )
2) i poszukiwan¡ wielko±¢ wyj±ciow¡ x ( sygnał wyj±ciowy ).
Równanie to przedstawia odwzorowanie wektora x w wektor y .
Istot¡ algebraicznego problemu własnego jest poszukiwanie takiego
sygnału wej±ciowego y , do którego byłby proporcjonalny sygnał
wyj±ciowy x . Zatem powinien zachodzi¢ zwi¡zek:
y = x ,
w którym jest skalarnym współczynnikiem proporcjonalno±ci.
Otrzymujemy ogóln¡ posta¢ standardowegoproblemuwłasnego :
Ax = x lub ( A I ) x = 0
MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE
ALGEBRAICZNY PROBLEM WŁASNY
781416063.007.png 781416063.008.png 781416063.009.png 781416063.010.png 781416063.011.png
Wiadomo±ci wst¦pne
Wybrane definicje i twierdzenia
Rozwi¡zanie problemu własnego – metody numeryczne
Czym jest problem własny?
Algebraiczny problem własny – definicja
Standardowy problem własny ma posta¢:
Ax = x lub ( A I ) x = 0
x
y = Ax
y = x
x
inny kierunek
inna norma
ten sam kierunek = kolinearno±¢
inna norma
Algebraiczny problem własny sprowadza si¦ zatem do poszukiwania
rozwi¡za« jednorodnego układu liniowych równa« algebraicznych,
w którym macierz współczynników A I zale»y od jednego
parametru .
MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE
ALGEBRAICZNY PROBLEM WŁASNY
781416063.012.png 781416063.013.png 781416063.014.png 781416063.015.png 781416063.016.png 781416063.017.png
Wiadomo±ci wst¦pne
Wybrane definicje i twierdzenia
Rozwi¡zanie problemu własnego – metody numeryczne
Rozwi¡zanie problemu własnego
Rozwi¡zanie problemu własnego
Problem własny ( A I ) x = 0 ma nietrywialne rozwi¡zanie x 6 = 0
tylko wtedy, gdy:
det ( A I )= 0
Zajmiemy si¦ takimi algebraicznymi problemami własnymi, o których
b¦dzie wiadomo a priori, »e maj¡ dokładnie n liniowo niezale»nych
rozwi¡za«, przy czym n okre±la rozmiar macierzy A n × n .
Rozwi¡zaniem problemu własnego jest zatem cały zbiór n par własnych :
( i , x i ) , i = 1 , 2 ,..., n
uporz¡dkowany przez relacje 1 ­ 2 ­ ... ­ n .
Warto±ci i , i = 1 , 2 ,..., n nazywamy warto±ciamiwłasnymi
rowi¡zywanego problemu. Ka»dej warto±ci własnej odpowiada
wektorwłasny x i . Zbiór warto±ci własnych i , i = 1 , 2 ,..., n
oznaczamy Sp ( A ) i nazywamy widmem (spektrum) macierzy A ,
a liczb¦ max
i
| i | – jej promieniem spektralnym ( A ) .
MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE
ALGEBRAICZNY PROBLEM WŁASNY
781416063.018.png 781416063.019.png 781416063.020.png 781416063.021.png 781416063.022.png
Wiadomo±ci wst¦pne
Wybrane definicje i twierdzenia
Rozwi¡zanie problemu własnego – metody numeryczne
Rozwi¡zanie problemu własnego
Wektor własny – dowolna długo±¢
Je»eli ( i , x i ) jest par¡ własn¡ macierzy A , to jej par¡ własn¡ jest tak»e
w ( i , c x i ) , gdzie c jest dowolnym skalarem ró»nym od zera.
Wynika to z faktu, »e je»eli x i jest rozwi¡zaniem równania:
( A i I ) x i = 0
to jego rozwi¡zaniem b¦dzie równie» c x i ( c 6 = 0 ) , gdy» spełnia ono
równanie:
( A i I )( c x i )= 0
Wektor własny jest wi¦c okre±lony tylko z dokładno±ci¡ do kierunku,
natomiast jego długo±¢ mo»e by¢ dowolna.
MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE
ALGEBRAICZNY PROBLEM WŁASNY
781416063.023.png 781416063.024.png 781416063.025.png 781416063.026.png 781416063.027.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin