Linearne rekurzivne enačbe s konstantnimi koeficienti

Iz E-študij, proste zakladnice študentskega znanja

Skoči na: navigacija, iskanje

Definicija:

je homogena linearna rekurzivna enačba s konstantnimi koeficienti za zaporedje reda d. Za konkretno zaporedje potrebujemo še začetne pogoje: .

Trditev: Rešitve zgornje enačbe tvorijo vektorski prostor. Njegova razsežnost je d.

Definicija: Karakteristični polinom


Naj bo

Potem je splošna rešitev:

,

kjer je Ai(n) polinom stopnje

Za kompleksne ničle:

,

kjer sta stopnji A(n) in A'(n) ter B(n) in B'(n) enaki.

Nehomogene linearne rekurzivne enačbe:

Splošna rešitev:

an = Zn + bn

Kjer je Zn rešitev homogenega dela, bn pa rešitev nehomogenega dela.

Izrek:

Če je desna stran nehomogene linearne rekurzivne enačbe (f(n)) oblike:

  • f(n) = P(nn, kjer t je stopnja polinoma P(n) in α s-kratna ničla karakterističnega polinoma Q(n). Potem je: bn = nsP(nn
  • f(n) = P(nn + R(nn + .... Potem je: bn = b'n + b''n + ..., kjer je b'n rešitev za P(nn, itd.


Sistemi rekurzivnih enačb:

Definicija:

an + 1 = Aan

kjer je A matrika, pa vektorja, je sistem linearnih rekurzivnih enačb s konstantnimi koeficienti in začetnimi pogoji v vektorju a0


Reševanje s pomočjo Jordanove forme:

A = PJP − 1

J je bločno - diagonalna matrika, kjer je število blokov enako številu različnih lastnih vrednosti matrike A.

Vsak blok je zopet bločno - diagonalna matrika (Jordanova kletka), kjer je število blokov enako številu linearno neodvisnih vektorjev za posamezno lastno vrednost, v vsakem bloku pa so nad diagonalo enice.

an = Ana0 = (PJP − 1)na0 = PJnP − 1a0


Reševanje s pretvorbo na enačbo višjega reda:

Iz posameznih enačb izrazimo določene člene, vse izražene člene vstavimo v eno enačbo (pri vstavljanju moramo paziti, da ustrezno zamaknemo indekse). Nato rešimo enačbo višjega reda po že opisanem postoku za reševanje linearnih rekurzivnih enačb s konstantnimi koeficienti

Primer naloge

Reši enačbo: an + 3an + 2 − 8an + 1 + 12an = 0

Q(x) = x3x2 − 8x + 12 = (x − 2)(x2 + x − 6) = (x − 2)2(x + 3) - imamo dvojno ničlo 2 in enojno ničlo -3

an = (An + B)2n + C( − 3)n - splošna rešitev

a0 = 1 = B + C

a1 = 11 = 2A + 2B − 3C

a2 = 15 = 8A + 4B + 9C

A = 2, B = 2, C = -1

an = (2n + 2)2n − ( − 3)n - posebna rešitev, ki ustreza začetnim pogojem

Osebna orodja
Imenski prostori
Različice
Dejanja
navigacija

Tiskanje/izvoz
orodja