-
Lineární prostor V
-
pokud x je z V
- a*x je z V
-
pokud y je z V
-
x + y je take z V
-
a*x + b*y je z V
- Lineární kombinace "x" a "y"
- b*y je z V
-
Existuje báze
- každý prvek z V se dá zapsat jako Lineární kombinace báze
- počet prvků báze je dimenze V
- bázi si lze zvolit, není dána
-
příklady
-
R^2 - prostor všech uspořádaných dvojic reál. čísel
- {[1,0]; [0,1]}
- dimenze = 2
-
R^3 prostor všech usp. trojic reál. čísel
- {[1,1,0]; [-1,1,0]; [0,0,1]}
- dimenze = 3
-
prostor všech řešení rovnice x´´ + x = 0
- {sin t, cos t}
- dimenze = 2
-
rce 1. řádu je spec. případ
- všechno odsud platí i pro ni
-
Příklad
- kilovka na pružině
- kyvadlo
- LRC obvod
-
a2(t) y''(t) + a1(t)y'(t) + a0(t)y(t) = f(t)
-
Zadáno
- interval I pro t
- interval H pro y(t)
- funkce f(t)
- t0 z I a y0, p0,... z H
-
hledáme
- všechny možné funkce y(t)
- jednu funkci y(t) splňující y(t0) = y0, y'(t0) = p0, ...
-
Obecné řešení
- obsahuje n volitelných konstant
- y(t) = yp(t) + C1*y1(t) + C2*y2(t) + ... + Cn*yn(t)
- Partikulární řešení
-
Řešení poč. úlohy
- y(t) má n spojitých derivací
- platí dif. rce
- je splněno n poč. podmínek
-
Hledání řešení
-
Charakteristická rce
- předpokládáme y(t)=exp(l*t)
- vyjde rovnice pro l
-
l_1 ... l_n
-
l_k jednoduchý kořen
- y_k(t) = exp(l_k*t)
-
l_k je "r" násobný kořen
- y_k = exp(l_k*t), y_{k+1} = t*exp(l_k*t), ...
- dosadit l_k
- Máme n! lineárně nezávislých řešení
-
odhad
-
pravá strana speciální tvar
- f(t) = exp(a*t)*[Pm(t)*cos(b*t) + Qm(t)*sin(b*t)]
- Pm a Qm jsou polynomy stupne maximálně "m"
- může být m=0
- kritické číslo kc=a+i*b
-
kritické číslo
- je řešením charakteristické rovnice
- není řešení charakteristické rovnice
-
tvar řešení
- y_p(t) = exp(a*t)*[Rm(t)*cos(b*t) + Sm(t)*sin(b*t)]
- y_p(t) = t^r*exp(a*t)*[Rm(t)*cos(b*t) + Sm(t)*sin(b*t)]
- Rm(t) a Sm(t) polynomy stupně max. m
- dosadí se do rovnice a hledají se koeficienty polynomů Rm(t) a Sm(t)
-
variace konstant
- xp(t) = C1(t)*z1(t) + C2(t)*z2(t) + ... + Cn(t)*zn(t)
- C1'(t)z1(t) + C2'(t)z2(t) + ... + Cn'(t)zn(t) = 0
- C1'(t)z1'(t) + C2'(t)z2'(t) + ... + Cn'(t)zn'(t) = 0
- ...
-
C1'(t)z1'''''(t) + C2'(t)z2'''''(t) + ... + Cn'(t)zn'''''(t) = 0
- z1, z2, ..., zn jsou v (n-1)-té derivaci
-
dosadím xp do rovnice
- vše se vyruší až na C1', C2', ..., Cn'
- vypočítám C1´, C2´, ..., Cn´
- integruji, a mám C1, C2, ..., Cn
- s konstantními koeficienty
-
homogenní rce
- Každé řešení hom. rce je lin. kombinací fund. systému
-
fundamentální systém
- n lineárně nezávislých bázových fcí
-
tvořen řešeními homog. rce
- Ne všemi
- n - lineárně nez. (pevně zvolenými)