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第九講 矩陣微分方程一、矩陣的微分和積分1. 矩陣導(dǎo)數(shù)定義:若矩陣的每一個(gè)元素是變量t的可微函數(shù),則稱A(t)可微,其導(dǎo)數(shù)定義為 由此出發(fā),函數(shù)可以定義高階導(dǎo)數(shù),類似地,又可以定義偏導(dǎo)數(shù)。2. 矩陣導(dǎo)數(shù)性質(zhì):若A(t),B(t)是兩個(gè)可進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算的可微矩陣,則(1)(2)(3)(4) (A與t無關(guān))此處僅對(duì)加以證明證明: 又3. 矩陣積分定義:若矩陣的每個(gè)元素都是區(qū)間上的可積函數(shù),則稱A(t)在區(qū)間上可積,并定義A(t)在上的積分為 4. 矩陣積分性質(zhì)(1)(2)(3)二、 一階線性齊次常系數(shù)常微分方程組設(shè)有一階線性齊次常系數(shù)常微分方程組式中t是自變量,是t的一元函數(shù)是常系數(shù)。令 ,則原方程組變成如下矩陣方程 其解為 對(duì)該解求導(dǎo),可以驗(yàn)證 且t0時(shí),表明x(t)確為方程的解,積分常數(shù)亦正確例:求解微分方程組, 初始條件為解:, 求出A的特征多項(xiàng)式, 定義待定系數(shù)的多項(xiàng)式 解方程 三、 一階線性非齊次常系數(shù)常微分方程組 令方程組化為矩陣方程采用常數(shù)變易法求解之;齊次方程的解為,可設(shè)非齊次方程的解為,代入方程,得: 由積分性質(zhì)(3)可驗(yàn)證c(t)是解。加上初始條件,有 說明:高階常微分方程常??梢曰癁橐浑A常微分方程組來處理,如: 令,則可得 一般地,n階常微分方程可以化為n個(gè)一階常微分方程組成

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