Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов, т.2
Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов, т.2
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕ К ДЕВЯТОМУ ИЗДАНИЮГЛАВА XIII. (n) = f(x) § 18. Некоторые типы дифференциальных уравнений второго порядка, приводимых к уравнениям первого порядка. Задача о второй космической скорости § 19. Графический метод интегрирования дифференциального уравнения второго порядка § 20. Линейные однородные уравнения. Определения и общие свойства § 21. Линейные однородные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами § 22. Линейные однородные уравнения n-го порядка с постоянными коэффициентами § 23. Неоднородные линейные уравнения второго порядка § 24. Неоднородные линейные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами § 25. Неоднородные линейные уравнения высших порядков § 26. Дифференциальное уравнение механических колебаний § 27. Свободные колебания. Векторное и комплексное изображение гармонических колебаний § 28. Вынужденные колебания § 29. Системы обыкновенных дифференциальных уравнений § 30. Системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами § 31. Понятие о теории устойчивости Ляпунова. Поведение траектории дифференциального уравнения в окрестности особой точки § 32. Приближенное решение дифференциальных уравнений первого порядка методом Эйлера § 33. Разностный метод приближенного решения дифференциальных уравнений, основанный на применении формулы Тейлора.. Метод Адамса § 34. Приближенный метод интегрирования систем дифференциальных уравнений первого порядка Упражнения к главе XIII ГЛАВА XIV. КРАТНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ § 2. Вычисление двойного интеграла § 3. Вычисление двойного интеграла (продолжение) § 4. Вычисление площадей и объемов с помощью двойных интегралов § 5. Двойной интеграл в полярных координатах § 6. Замена переменных в двойном интеграле (общий случай) § 9. Момент инерции площади плоской фигуры § 10. Координаты центра масс площади плоской фигуры § 11. Тройной интеграл § 12. Вычисление тройного интеграла § 13. Замена переменных в тройном интеграле § 14. Момент инерции и координаты центра масс тела § 15. Вычисление интегралов, зависящих от параметра Упражнения к главе XIV ГЛАВА XV. КРИВОЛИНЕЙНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ И ИНТЕГРАЛЫ ПО ПОВЕРХНОСТИ § 2. Вычисление криволинейного интеграла § 3. Формула Грина § 4. Условия независимости криволинейного интеграла от пути интегрирования § 5. Поверхностный интеграл § 6. Вычисление поверхностного интеграла § 7. Формула Стокса § 9. Оператор Гамильтона. Некоторые его применения Упражнения к главе XV ГЛАВА XVI. РЯДЫ § 1. Ряд. Сумма ряда § 2. Необходимый признак сходимости ряда § 3. Сравнение рядов с положительными членами § 4. Признак Даламбера § 5. Признак Коши § 6. Интегральный признак сходимости ряда § 7. Знакочередующиеся ряды. Теорема Лейбница § 8. Знакопеременные ряды. Абсолютная и условная сходимость § 9. Функциональные ряды § 10. Мажорируемые ряды § 11. Непрерывность суммы ряда § 12. Интегрирование и дифференцирование рядов § 13. Степенные ряды. Интервал сходимости § 14. Дифференцирование степенных рядов § 15. Ряды по степеням x-a § 16. Ряды Тейлора и Маклорена § 17. Примеры разложения функций в ряды § 18. Формула Эйлера § 19. Биномиальный ряд § 20. Разложение функции ln(1+x) в степенной ряд. Вычисление логарифмов § 21. Вычисление определенных интегралов с помощью рядов § 22. Интегрирование дифференциальных уравнений с помощью рядов § 24. Ряды с комплексными членами § 25. Степенные ряды с комплексной переменной § 26. Решение дифференциального уравнения первого порядка методом последовательных приближений (метод итераций) § 27. Доказательство существования решения дифференциального уравнения. Оценка погрешности при приближенном решении § 28. Теорема единственности решения дифференциального уравнения Упражнения к главе XVI ГЛАВА XVII. РЯДЫ ФУРЬЕ § 2. Примеры разложения функций в ряды Фурье § 3. Одно, замечание о разложении периодической функции в ряд Фурье § 4. Ряды Фурье для четных и нечетных функций § 5. Ряд Фурье для функции с периодом 2l § 6. О разложении непериодической функции в ряд Фурье § 7. Приближение в среднем заданной функции с помощью тригонометрического многочлена § 8. Интеграл Дирихле § 9. Сходимость ряда Фурье в данной точке § 10. Некоторые достаточные условия сходимости ряда Фурье § 11. Практический гармонический анализ § 12. Ряд Фурье в комплексной форме § 13. Интеграл Фурье § 14. Интеграл Фурье в комплексной форме § 15. Ряд Фурье по ортогональной системе функций § 16. Понятие о линейном функциональном пространстве. Аналогия между разложением функций в ряд Фурье и разложением векторов Упражнения к главе XVII ГЛАВА XVIII. УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ § 1. Основные типы уравнений математической физики § 2. Вывод уравнения колебаний струны. Формулировка краевой задачи. Вывод уравнений электрических колебаний в проводах § 3. Решение уравнения колебаний струны методом разделения переменных (методом Фурье) § 4. Уравнение распространения тепла в стержне. Формулировка краевой задачи § 5. Распространение тепла в пространстве § 7. Распространение тепла в неограниченном стержне § 8. Задачи, приводящие к исследованию решений уравнения Лапласа. Формулировка краевых задач § 9. Уравнение Лапласа в цилиндрических координатах. Решение задачи Дирихле для кольца с постоянными значениями искомой функции на внутренней и внешней окружностях § 10. Решение задачи Дирихле для круга § 11. Решение задачи Дирихле методом конечных разностей Упражнения к главе XVIII ГЛАВА XIX. ОПЕРАЦИОННОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ И НЕКОТОРЫЕ ЕГО ПРИЛОЖЕНИЯ § 1. Начальная функция и ее изображение § 2. Изображение функций … § 3. Изображение функции с измененным масштабом независимой переменной. Изображение функций sin at, cos at § 4. Свойство линейности изображения § 5. Теорема смещения § 6. Изображение функций … § 7. Дифференцирование изображения § 8. Изображение производных § 9. Таблица некоторых изображений § 10. Вспомогательное уравнение для данного дифференциального уравнения § 11. Теорема разложения § 12. Примеры решения дифференциальных уравнений и систем дифференциальных уравнений операционным методом § 13. Теорема свертывания § 14. Дифференциальные уравнения механических колебаний. Дифференциальные уравнения теории электрических цепей § 15. Решение дифференциального уравнения колебаний § 16. Исследование свободных колебаний § 17. Исследование механических и электрических колебаний в случае периодической внешней силы § 18. Решение уравнения колебаний в случае резонанса § 19. Теорема запаздывания § 20. Дельта-функция и ее изображение Упражнения к главе XIX ГЛАВА XX. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ВЕРОЯТНОСТЕЙ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ § 1. Случайное событие. Относительная частота случайного события. Вероятность события. Предмет теории вероятностей § 3. Сложение вероятностей. Противоположные случайные события § 4. Умножение вероятностей независимых событий § 5. Зависимые события. Условная вероятность. Полная вероятность § 6. Вероятность гипотез. Формула Байеса § 7. Дискретная случайная величина. Закон распределения дискретной случайной величины § 8. Относительная частота и вероятность относительной частоты при повторных испытаниях § 9. Математическое ожидание дискретной случайной величины § 10. Дисперсия. Среднеквадратичное отклонение. Понятие о моментах § 11. Функции от случайных величин § 12. Непрерывная случайная величина. Плотность распределения непрерывной случайной величины. Вероятность попадания случайной величины в заданный интервал § 13. Функция распределения, или интегральный закон распределения. Закон равномерного распределения вероятностей § 14. Числовые характеристики непрерывной случайной величины § 15. Нормальный закон распределения. Математическое ожидание нормального распределения § 16. Дисперсия и среднеквадратичное отклонение случайной величины, подчиненной нормальному закону распределения § 17. Вероятность попадания значения случайной величины в заданный интервал. Функция Лапласа. Интегральная функция распределения для нормального закона § 18. Вероятное (срединное) отклонение или срединная ошибка § 19. Выражение нормального закона распределения через срединное отклонение. Приведенная функция Лапласа § 20. Правило трех сигм. Шкала вероятностей распределения ошибок § 21. Среднеарифметическая ошибка § 22. Мера точности. Соотношение между характеристиками распределения ошибок § 24. Нормальный закон распределения на плоскости § 25. Вероятность попадания двумерной случайной величины в прямоугольник со сторонами, параллельными главным осям рассеивания, при нормальном законе распределения § 26. Вероятность попадания двумерной случайной величины в эллипс рассеивания § 27. Задачи математической статистики. Статистический материал § 28. Статистический ряд. Гистограмма § 29. Определение подходящего значения измеряемой величины § 30. Определение параметров закона распределения. Теорема Ляпунова. Теорема Лапласа Упражнения к главе XX ГЛАВА XXI. МАТРИЦЫ. МАТРИЧНАЯ ЗАПИСЬ СИСТЕМ И РЕШЕНИЙ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ § 1. Линейные преобразования. Матрица § 2. Общие определения, связанные с понятием матрицы § 3. Обратное преобразование § 4. Действия над матрицами. Сложение матриц § 5. Преобразование вектора в другой вектор с помощью матрицы § 6. Обратная матрица § 7. Нахождение матрицы, обратной данной § 8. Матричная запись системы линейных уравнений § 9. Решение системы линейных уравнений матричным методом § 10. Ортогональные отображения. Ортогональные матрицы § 11. Собственный вектор линейного преобразования § 12. Матрица линейного преобразования, при котором базисные векторы являются собственными векторами § 13. Преобразование матрицы линейного преобразования при переходе от одного базиса к другому § 14. Квадратичные формы и их преобразования § 15. Ранг матрицы. Существование решений системы линейных уравнений § 16. Дифференцирование и интегрирование матриц § 17. Матричная запись системы дифференциальных уравнений и решений системы дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами § 18. Матричная запись линейного уравнения n-го порядка § 19. Решение систем линейных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами методом последовательных приближений с использованием матричной записи Упражнения к главе XXI ПРИЛОЖЕНИЯ |
определение, основные понятия и виды, матричная форма записи систем уравнений
Поможем решить контрольную, написать реферат, курсовую и диплом от 800р
Содержание:
- Определение СЛАУ
- Виды систем
- Матричная запись систем уравнений
- Расширенная матрица системы
Определение СЛАУ
Определение
Системой линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) называется система вида:
$$\left\{\begin{array}{l} a_{11} \cdot x_{1}+a_{12} \cdot x_{2}+\ldots+a_{1 n} \cdot x_{n}=b_{1} \\ a_{21} \cdot x_{1}+a_{22} \cdot x_{2}+\ldots+a_{2 n} \cdot x_{n}=b_{2} \\ \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots . {0}\right\}$$ называется решением системы, если при подстановке в уравнения все уравнения превращаются в тождество.
Пример
Задание. Проверить, является ли набор ${0,3}$ решением системы $\left\{\begin{array}{l} 3 x-2 y=-6 \\ 5 x+y=3 \end{array}\right.$
Решение. Подставляем в каждое из уравнений системы $x=0$ и $y=3$:
$$\left\{\begin{array}{l} 3 x-2 y=-6 \\ 5 x+y=3 \end{array}\right.$$
$$5 x+y=3 \Rightarrow 5 \cdot 0+3=3 \Rightarrow 3=3$$
Так как в результате подстановки получили верные равенства, то делаем вывод, что заданный набор является решением указанной СЛАУ.
Ответ. Набор ${0,3}$ является решением системы $\left\{\begin{array}{l} 3 x-2 y=-6 \\ 5 x+y=3 \end{array}\right.$
Виды систем
Определение
СЛАУ называется совместной, если она имеет, хотя бы одно решение.
В противном случае система называется несовместной.
236
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Пример
Система $\left\{\begin{array}{l} 3 x-2 y=-6 \\ 5 x+y=3 \end{array}\right.$ является совместной, так как она имеет, по крайней мере, одно решение $x=0$, $y=3$
Пример
Система $\left\{\begin{array}{l} 5 x+y=-6 \\ 5 x+y=3 \end{array}\right.$ является несовместной, так как выражения, стоящие в левых частях уравнений системы равны, но правые части не равны друг другу. Ни для каких наборов ${x,y}$ это не выполняется.
Определение
Система называется определённой, если она совместна и имеет единственное решение.
В противном случае (т.е. если система совместна и имеет более одного решения) система называется неопределённой.
Определение
Система называется однородной, если все правые части уравнений, входящих в нее, равны нулю одновременно.
Пример
$$\left\{\begin{array}{l} x-y+z-4 t=0 \\ 5 x+y+t=0 \end{array}\right.$$
Определение
Система называется квадратной, если количество уравнений равно количеству неизвестных.
Пример
Система $\left\{\begin{array}{l} 3 x-2 y=-6 \\ 5 x+y=3 \end{array}\right.$ квадратная, так как неизвестных две и это число равно количеству уравнений системы.
Матричная запись систем уравнений
Исходную СЛАУ можно записать в матричном виде:
$$A…X=B$$
где матрица $A=\left(\begin{array}{ccc} a_{11} & \ldots & a_{1 n} \\ \ldots & \ldots & \ldots \\ a_{m 1} & \ldots & a_{m n} \end{array}\right)$ называется матрицей системы, это матрица, составленная из коэффициентов при неизвестных; $$X=\left(\begin{array}{c} x_{1} \\ \vdots \\ x_{n} \end{array}\right)$$ — вектором-столбцом неизвестных, $$B=\left(\begin{array}{c} b_{1} \\ \vdots \\ b_{n} \end{array}\right)$$ — вектором-столбцом правых частей или свободных коэффициентов.
Пример
Задание. Систему $\left\{\begin{array}{l} x-y+z-4 t=0 \\ 5 x+y+t=-11 \end{array}\right.$ записать в матричной форме и выписать все матрицы, которые ей соответствуют.
Решение. Заданную СЛАУ записываем в матричной форме $A…X=B$ , где матрица системы:
$$A=\left(\begin{array}{rrrr} 1 & -1 & 1 & -4 \\ 5 & 1 & 0 & 1 \end{array}\right)$$
вектор-столбец неизвестных:
$$X=\left(\begin{array}{l} x \\ y \\ z \\ t \end{array}\right)$$
вектор-столбец свободных коэффициентов:
$$B=\left(\begin{array}{c} 0 \\ -11 \end{array}\right)$$
то есть, запись СЛАУ в матричной форме:
$$\left(\begin{array}{rrrr} 1 & -1 & 1 & -4 \\ 5 & 1 & 0 & 1 \end{array}\right)\left(\begin{array}{l} x \\ y \\ z \\ t \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c} 0 \\ -11 \end{array}\right)$$
Расширенная матрица системы
Определение
Расширенной матрицей системы $\widetilde{A}=(A \mid B)$ называется матрица, полученная из матрицы системы $A$ , дописыванием справа после вертикальной черты столбца свободных членов.
Пример
Задание. Записать матрицу и расширенную матрицу системы $\left\{\begin{array}{l} 2 x_{1}+x_{2}-x_{3}=4 \\ x_{1}-x_{2}=5 \end{array}\right.$
Решение. Матрица системы $A=\left(\begin{array}{rrr} 2 & 1 & -1 \\ 1 & -1 & 0 \end{array}\right)$ , тогда расширенная матрица $\tilde{A}=(A \mid B)=\left(\begin{array}{rrr|r} 2 & 1 & -1 & 4 \\ 1 & -1 & 0 & 5 \end{array}\right)$
Читать дальше: критерий совместности системы.
Матрицы системы линейных уравнений
по
Непротиворечивость и число решений системы линейных уравнений на примерах, решение системы линейных уравнений с двумя или тремя переменными с использованием обратной матрицы
А линейное уравнение с несколькими переменными: x, y, z и т. д. — это уравнение вида: ax + by + cz = p, где a, b, c (не все нули) и p — константы.
Представим систему линейных уравнений в виде матричных уравнений, а затем воспользуемся обратной матрицей матрицы коэффициентов для их решения. Рассмотрим систему уравнений: 9{-1}B$
Поскольку обратная матрица уникальна, приведенное выше матричное уравнение дает единственное решение. Таким образом, если будет найдена обратная матрица коэффициентов, будут определены неизвестные X .
Пример:
Уравнение можно также записать в виде:
Используя обратную операцию, получаем: уравнения
Пример: Используйте матрицы для решения приведенных ниже одновременных уравнений.
Пусть A — сингулярная матрица, тогда мы знаем, что . Если (adj A)B≠ 0, где 0 — нулевая матрица, то система уравнений считается несовместной. Если (adj A)B = 0, система уравнений может быть непротиворечивой, поскольку она может либо иметь бесконечно много решений, либо не иметь решения.
Теперь рассмотрим следующий пример:
У вас есть 10 000 рупий для инвестирования. Вы хотите инвестировать деньги во взаимный фонд акций, взаимный фонд облигаций и фонд денежного рынка. Ожидаемая годовая доходность этих фондов приведена в таблице.
Ожидаемый общий годовой доход от инвестиций составляет 8%. Специалист по финансовому планированию рекомендует инвестировать в акции столько же, сколько в облигации и денежный рынок вместе взятые. Сколько вы должны инвестировать в каждый фонд?
Из данной информации мы можем составить три уравнения: 9{-1}=\lbrack \begin{matrix}
0,5 & 0 & 0,5 & \\
-3,75 & 50 & -1,25 & \\
4,25 & -50 & 0,75 & \\
\end{matrix}
\ rbrack $\\
$\lbrack \begin{matrix}
s & \\
b & \\
m & \\
\end{matrix}
\rbrack =\lbrack \begin{matrix}
0.5 & 0 & 0,5 & \\
-3,75 & 50 & -1,25 & \\
4,25 & -50 & 0,75 & \\
\end{matrix}
\rbrack \lbrack \begin{matrix}
10000 & \\
800 & \\
0 & \\
\end{matrix}
\rbrack $\\
$\lbrack \begin{matrix}
s & \\
b & \\
m & \\
\end{matrix}
\rbrack =\lbrack \begin{matrix}
(0,5\times 10000)+0+0) & \\
(-3,75\times 10000)+(50\times 800)+ 0 & \\
(4,25\times 10000)+(-50\times 800)+0 & \\
\end{matrix}
\rbrack =\lbrack \begin{matrix}
5000 & \\
2500 & \ \
2500 & \\
\end{matrix}
\rbrack $
Пожалуйста, поделитесь
О численном решении одного класса систем линейных матричных уравнений | Журнал численного анализа IMA
Фильтр поиска панели навигации IMA Journal of Numerical AnalysisЭтот выпускIMA JournalsNumerical AnalysisBooksJournalsOxford Academic Термин поиска мобильного микросайта
Закрыть
Фильтр поиска панели навигации IMA Journal of Numerical AnalysisЭтот выпускIMA JournalsNumerical AnalysisBooksJournalsOxford Academic Термин поиска на микросайте
Расширенный поиск
Статья журнала
Получить доступ
Валерия Симончини
Валерия Симончини
Ищите другие работы этого автора на:
Оксфордский академический
Google ученый
Журнал численного анализа IMA , том 40, выпуск 1, январь 2020 г. , страницы 207–225, https://doi.org/10.1093/imanum/dry083
Опубликовано:
28 ноября 2018 г.
6
История статьи
Получено:
27 апреля 2018 г.
Получена редакция:
10 октября 2018 г.
Опубликовано:
28 ноября 2018 г.
Фильтр поиска панели навигации IMA Journal of Numerical AnalysisЭтот выпускIMA JournalsNumerical AnalysisBooksJournalsOxford Academic Термин поиска мобильного микросайта
Закрыть
Фильтр поиска панели навигации IMA Journal of Numerical AnalysisЭтот выпускIMA JournalsNumerical AnalysisBooksJournalsOxford Academic Термин поиска на микросайте
Advanced Search
Abstract
Рассматривается решение систем линейных матричных уравнений с двумя или тремя неизвестными матрицами. Для плотных задач мы выводим алгоритмы, которые определяют численное решение, используя только матрицы того же размера, что и в исходной задаче, что требует небольших вычислительных ресурсов. Для больших и структурированных систем мы показываем, как можно использовать свойства проблемы для разработки эффективных алгоритмов с низкими требованиями к памяти и операциям. Численные эксперименты иллюстрируют эффективность новых методов.
© Автор(ы), 2018. Опубликовано Oxford University Press. Все права защищены. Для получения разрешений обращайтесь по электронной почте: [email protected]
Раздел выпуска:
Статья
В настоящее время у вас нет доступа к этой статье.
Скачать все слайды
Войти
Получить помощь с доступом
Получить помощь с доступом
Доступ для учреждений
Доступ к контенту в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту одним из следующих способов:
Доступ на основе IP
Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с IP-аутентификацией.
Войдите через свое учреждение
Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения. Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.
- Щелкните Войти через свое учреждение.
- Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа в систему.
- Находясь на сайте учреждения, используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
- После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.
Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.
Войти с помощью читательского билета
Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.
Члены общества
Доступ члена общества к журналу достигается одним из следующих способов:
Войти через сайт сообщества
Многие общества предлагают единый вход между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Если вы видите «Войти через сайт сообщества» на панели входа в журнале:
- Щелкните Войти через сайт сообщества.
- При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
- После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.
Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.
Вход через личный кабинет
Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам. Смотри ниже.
Личный кабинет
Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.
Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.
Просмотр ваших зарегистрированных учетных записей
Щелкните значок учетной записи в правом верхнем углу, чтобы:
- Просмотр вашей личной учетной записи и доступ к функциям управления учетной записью.