O`zbekiston respublikasi oliy va o`rta maxsus ta`lim vazirligi andijon davlat universiteti
Download 1.62 Mb. Pdf ko'rish
|
Matritsa
- Bu sahifa navigatsiya:
- Teorema 6.3.
- Teorema-6.3´.
- Natija .
§1.
XB AX = tenglama Bizga quyidagi matritsali tenglama berilgan bo’lsin: XB AX = (6.1) bu yerda n l k kl m j i ij b B a A 1 , 1 , , = = = = , jk x X = , ) ,..., 2 , 1 ; ,..., 2 , 1 ( n k m j = = A va B matritsalarning kompleks sonlar maydonidagi elementar bo’luvchilarini yozib chiqamiz: ( ) ( ) ( ) ( ) m p p p A u p u p p u = + + + − − − ... , ,..., , : ) ( 2 1 2 1 2 1 λ λ λ λ λ λ ( ) ( ) ( ) ( ) n q q q B u q v q q v = + + + − − − ... , ,..., , : ) ( 2 1 2 1 2 1 µ λ µ λ µ λ Bu elementlar bo’luvchilarga mos holda A va B matritsalarni quyidagicha Jordanning normal ko’rinishiga keltiramiz: 1 ~ − = U A U A , 1 ~ − = V B V B (6.2) bu yerda U va V lar mos ravishda m va n tartibli, xosmas kvadrat matritsalar, A ~ va B ~ quyidagicha Jordan ko’rinishidagi matritsalar: { } ) ( ) ( ) ( ) ( 2 ) ( ) ( 1 ,..., , 2 2 1 1 u u p p u p p p p H E H E H E A + + + = λ λ λ , { } ) ( ) ( ) ( ) ( 2 ) ( ) ( 1 ,..., , 2 2 1 1 v v q q u q q q q H E H E H E B + + + = µ µ µ . (6.3) (6.2) ni (6.1) ga qo’yib, 1 1 ~ ~ − − = V B XV X U A U ni hosil qilamiz. Bu tenglikni chapdan 1 − U ga o’ngdan V ga ko’paytirib, XVB U XV AU 1 1 − − = (6.4) tenglikni hosil qilamiz. Izlanayotgan X matritsa o’rniga XV U X 1 ~ − = (6.5) matritsani kiritib, (6.4) ni quyidagicha yozamiz: B X X A ~ ~ ~ ~ = (6.6) 135 Biz (6.1) matritsali tenglamani xuddi shunday ko’rinishdagi (6.6) tenglama bilan almashtirdik, ammo (6.6) dagi berilgan matritsalar Jordanning normal ko’rinishiga ega. X ~ matritsani bloklarga ajratamiz: ( ) ( ) v u X X , , 3 , 2 , 1 ; , , 3 , 2 , 1 ~ = = = β α αβ bu yerda β α αβ xq p X − o’lchovli to’g’ri to’rtburchakli matritsa. Blok matritsani kvazidiogonal matritsaga ko’paytirish qoidasidan foydalanib, (6.6) tenglamaning chap va o’ng tomonlarida ko’paytirish amalini bajaramiz. Natijada bu tenglama v u ⋅ ta matrissali tenglamalarga ajraladi: ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ] . , , 2 , 1 ; , , 2 , 1 , v u H E X X H E q q p p = = + = + β α µ λ β β α α β αβ αβ α Bularni quyidagicha yozamiz: ( ) ( ) v u G X X H X , , 2 , 1 ; , , 2 , 1 = = − = − β α λ µ β αβ αβ α αβ α β (6.7) bu yerda ( ) ( ) ( ) v u H G H H q p , , 2 , 1 ; , , 2 , 1 , , = = = = β α β α β α (6.8) (6.7) tenglamalardan birini olib qaraymiz. Bunda 2 xol bo’lishi mumkin. 1. β α µ λ ≠ . (6.7) ning ikkala tomonini α β λ µ − ga ko’paytirib,o’ng tomonidagi har bir hadda αβ α β λ µ X ) ( − ko’paytuvchini β αβ αβ α G X X H − bilan almashtiramiz.Bu jarayonni 1 − r marta takrorlab, quyidagi tenglamani hosil qilamiz: ( ) ∑ = + − = − r r G X H X τ σ τ β αβ σ α τ αβ α β λ µ 1 ) ( (6.9) (6.8) ga asosan 0 = = β α β α q p G H (6.10) Agar (6.9) da 1 − + > p q p r α deb olsak, u holda (6.9) ning o’ng tomonidagi yig’indining har bir hadida α α σ q r p ≥ ≥ , 136 munosabatlarning hech bo’lmaganda bittasi bajarilib, (6.10) ga asosan 0 = σ α H yoki 0 = τ β G bo’ladi. Bundan α β λ µ ≠ bo’lgani uchun quyidagini topamiz: 0 = αβ X (6.11) 2. β α µ λ = . Bu holda (6.7) dan quyidagi hosil bo’ladi: β αβ αβ α G X X H = (6.12) α H va β G matritsalarning diogonal ostidagi birinchi elementlari birga teng bo’lib, qolgan barcha elementlari nollardan iborat. α H va β G matritsalar strukturasining bu spetsifikasini hisobga olib, ( ) β α αβ ξ q k p i X ik , , 2 , 1 ; , , 2 , 1 = = = deb olib, (6.12) matritsali tenglamani unga ekvivalent bo’lgan quyidagi skalyar munosabatlar sistemasi bilan almashtiramiz: ( ) β α α ξ ξ ξ ξ q k p i p i k i k i , , 2 , 1 ; , , 2 , 1 ; 0 0 1 , , 1 = = = = = − + (6.13) (6.13) tengliklar quyidagini bildiradi. 1) αβ X matritsaning diogonaliga paralel bo’lgan chiziqqa o’zaro teng elementlar yotadi. 2) 0 1 2 1 31 21 = = = = = = = − β α α α ξ ξ ξ ξ ξ q p p p β α q p = bo’lsin . Bu holda αβ X kvadrat matritsa bo’lib u 1) va 2) shartga ko’ra quyidagicha bo’ladi : ( ) α α αβ αβ αβ αβ αβ αβ αβ p p T c c c c c c X = = − 0 ... 0 ... ... ... . ... ... ... . ... 0 ... ' 1 ' (6.14) bu yerda αβ c , αβ c′ , ... , ( ) α αβ p c -ixtiyoriy parametrlar . β α q p < da Τ = − α α β αβ p p q X , 0 (6.15) bo’lib , β α q p > da esa, 137 } − Τ = ta q p X p β α αβ α 0 (6.16) (6.14), (6.15) va (6.16) matritsalar to’g’ri yuqori uchburchak fo’rmaga ega deyiladi. αβ X dagi ixtiyoriy parametrlar soni a p va β q sonlarning kichigiga teng. Quyida keltirilgan sxema αβ X matritsani β α µ λ = dagi strukturasini ko’rsatadi, (bu yerda ixtiyoriy parametrlar a,b,c,d orqali belgilangan) : a b a c b a d c b a X 0 0 0 0 0 0 = αβ , ( ) 4 = = α α q p , a b c a b a X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 = αβ ’ ( ) 5 , 3 = = α α q p , 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a b a c b a X = αβ , ( ) 3 , 5 = = α α q p . X ~ matritsadagi ixtiyoriy parametrlar sonini aniqlash uchun ( ) λ αβ d bilan ( ) α λ λ p 0 − va ( ) β µ λ q − elementar bo’luvchilarning eng katta bo’luvchisini, αβ δ bilan esa ( ) λ αβ d ko’phadning darajasini belgilaymiz. β α µ λ ≠ holda 0 = αβ δ , β α µ λ = xolda esa, ( ) β α αβ δ q p , min = bo’ladi. Shunday qilib, xar ikkala xolda ham αβ X dagi ixtiyoriy parametrlar soni αβ δ ga teng bo’lib, X ~ dagi ixtiyoriy parametrlar soni quyidagi formula bilan aniqlanadi: ∑∑ = = = u v N 1 1 α β αβ δ Bu olingan natijalarni quyidagi teorema ko’rinishida ifodalash mumkin: Teorema 6.1. xB Ax = , bu yerda ( ) ( ) ( ) ( ) { } 1 1 1 1 , , ... , ~ 1 1 − − = + + = = = U H E H E U U A U a A u n p p n p p m k i ik λ λ ( ) ( ) ( ) ( ) { } 1 1 1 1 , , ~ 1 1 − − = + + = = = V H E H E V V B V b B v v q q v q q n ik ik µ µ , 138 tenglamaning yechimi 1 ~ ~ − = V UX X B A (6.17) formula bilan berilib, B X X A X B A ~ ~ ~ ~ ~ ~ = − tenglamaning umumiy yechimi bo’ladi va B A X ~ ~ quyidagicha bloklarga ajraladi: ( ) β α αβ αβ xq p X X X B A − = , ~ ~ o’lchovli matritsa ( ) v u ,..., 2 , 1 ; ,..., 2 , 1 = = β α , agar β α µ λ ≠ bo’lsa , 0 = αβ X bo’lib, β α µ λ = da αβ X ixtiyoriy to’g’ri yuqori uchburchak matritsa bo’ladi. B A X ~ ~ shuningdek, X N ta ixtiyoriy n c c c , ... , , 2 1 parametrlar orqali chiziqli bog’lanadi, ya’ni i n i i X C X ∑ = = 1 (6.18) bu yerda ∑∑ = = = u v N 1 1 α β αβ δ , (6.19) bu yerda ( ) α α αβ λ λ δ p − − va ( ) β β µ λ q − larning eng katta umumiy bo’luvchisining darajasi. Agar A va B matritsalar umumiy xarakteristik songa ega bo’lmasa, u holda , 0 , 0 = = X N yani (6.1) tenglama faqat 0 = X nolli yechimga ega bo’ladi. (6.1) matritsali tenglama n m • ta chiziqli bir jinsli tenglamalar sistemasiga ekvivalent bo’lib, ) , ... , 2 , 1 ; , ... , 2 , 1 ( n k m j x jk = = noma’lumlar izlanayotgan X matritsaning elementlari bo’ladi: ∑ ∑ = = = m j n k kk ik jk ij b x x a 1 1 ( ) n k m i ,..., 2 , 1 ; ,..., 2 , 1 = = (6.20) § 2. B A = bo’lgan hususiy hol. O’rin almashinuvchi matritsalar. (6.1) tenglamaning quyidagicha hususiy holini qaraymiz: xA Ax = (6.21) Bu yerda m k i ik a A 1 , = = -berilgan, -izlanayotgan matritsa. Bu holda Frobenusning quyidagi masalasiga kelamiz:berilgan matritsa bilan o’rin almashinuvchi bo’lgan barcha X matritsalarni aniqlang. n k i ik x X 1 , = = A 139 A martisani quyidagicha Jordonning normal formasiga keltiramiz: { } 1 ) ( ) ( ) ( ) ( 1 1 , , ~ 1 1 − − + + = = U H E H E U U A U A u u p p u p p λ λ (6.22) U holda (6.17) formulada A B U V ~ ~ , = = deb olib, A A X ~ ~ ni A X ~ orqali belgilab, (6.21) tenglamaning barcha yechimlarini, ya’ni A matritsa o’rin almashinuvchi barcha matritsalarni quyidagicha ko’rinishda hosil qilamiz: 1 ~ − = U UX X A (6.23) bu yerda A X ~ orqali A ~ matritsa bilan o’rin almashinuvchi barcha martisalarni belgilangan .Avvalgi paragrfdagi kabi, A X ~ matritsa 2 U blo’klarga ajraladi: ( ) u A X X 1 , ~ = = β α αβ Bu ajralish A ~ Jordan matritsani bloklarga ajralishiga mos bo’lib, αβ X matritsa β α λ λ ≠ da nol matritsa, β α λ λ = da ixtiyoriy to’g’ri yuqori uchburchak matritsa bo’ladi. Misol uchun A matritsaning elementar bo’luvchilari ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 3 1 4 1 , , , λ λ λ λ λ λ λ λ − − − − bo’lganda A X ~ matritsaning elementlarini yozamiz. Bu holda A X ~ matritsa quyidagicha ko’rinishga ega bo’ladi: z w t r s r v m p m q p m n k n l k n e f e g f e a b a c b a d c b a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 140 a,b,c,d,e,f,g,h,k,l,m,p,q,r,s,t,w,z-ixtiyoriy parametrlar. A X ~ matritsadagi parametrlar soni ∑ = = u N 1 , β α αβ δ bo’lib, ( ) α α αβ λ λ δ p − va ( ) β β λ λ q − ko’phadning eng katta umumiy bo’luvchisining darajasini bildiradi. A matritsaning ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 , , , , 1 2 1 = = = + λ λ λ λ λ n t t i i i i i invariant ko’phadlarni qaraymiz. Bu ko’phadlarning darajalarini mos ravishda 0 1 2 1 = = > ≥ ≥ ≥ + t t n n n n lar orqali belgilaymiz. Ma’lumki, har bir invariant ko’phad bir nechta o’zaro tub bo’lgan elementar bo’luvchilar ko’paytmasidan iborat bo’ladi, u holda N uchun formulani quyidagicha yozish mumkin: ∑ = = t j g gj N 1 , γ (6.24) bu yerda ( ) λ γ g gj i − va ( ) λ j i ko’phadlar eng katta umumiy bo’luvchisining darajasi ( ) t j g , , 2 , 1 , = . Ammo ( ) λ g i va ( ) λ j i ko’phadlarning eng katta bo’luvchisi ularning biri bo’ladi, shuning uchun ( ) j g gj n n , min = γ . Bundan quyidagini hosil qilamiz: ( ) t n t n n N 1 2 3 2 1 − + + + = N soni A matritsa bilan o’rin almashinuvch chiziqli bog’liq bo’lmagan matritsa soni bo’ladi. Biz quyidagi teoremaga keldik: Teorema 6.2. n k i ik a A 1 , = = matritsa bilan o’rin almashinuvch bo’lgan, chiziqli bog’liqmas matritsalar soni quyidagi fo’rmula bilan aniqlanadi: ( ) t n t n n N 1 2 3 2 1 − + + + = (6.25) bu yerda t n n n , ... , , 2 1 -mos ravishda ( ) ( ) ( ) λ λ λ t i i i , , , 2 1 o’zgarmas bo’lmagan, A matritsaning invariant ko’phadlari darajalari. t n n n n + + + = 2 1 (6.26) (6.25) va (6.26) dan: , n ≥ Ν (6.27) bo’lib, tenglik belgisi 1 = t da, ya’ni A matritsaning barcha elementar bo’luvchilari juft-jufti bilan o’zaro tub bo’lganda bajariladi. 141 ( ) λ g - λ ning qandaydir ko’phadi bo’lsin. U holda ( ) A g matritsada A matritsa bilan o’rin almashinuvchi bo’ladi. Teskari savol tug’iladi:Qanday holda ihtiyoriy matritsa A matritsa bilan o’rin almashinuvchi bo’lib, A matritsaning ko’phadi sifatida tasvirlanadi.Bu holda 1 2 , , , , − t n A A A E chiziqli bog’liqmas matritsalar chiziqli kombinasiyasidan iborat bo’lgan matritsa A matritsa bilan o’rin almashinuvchi bo’ladi. Qaralayotgan holda n n N t ≤ = bo’lib, (6.27) ga asosan n n N t = = ni hosil qilamiz. Shunday qilib, quyidagini hosil qildik. Natija. A matritsa bilan o’rin almashinuvchi bo’lgan barcha matritsalar faqat va faqat ya’ni A matritsaning barcha elementar bo’luvchilari juft- jufti bilan o’zaro tub bo’lgandagina ular A matritsaning ko’phadi sifatida tasvirlanadi. Natija. A matritsa bilan o’rin almashinuvchi bo’lgan barcha matritsalar faqat va faqat shu holda, qachonki n n = 1 ya’ni A E − λ ning barcha elementar bo’luvchilari o’zaro tub bo’lganda bitta va faqat bitta С matritsaning ko’phadi sifatida tasvirlanadi. Bu holda A matritsa bilan o’rin almashinuvchi barcha matritsalar A matritsaning ko’phadi sifatida tasvirlanadi. Teorema 6.3. Agar ikki A va B matritsalar o’rin almashinuvchi bo’lib, ularning biri, masalan, A quyidagicha kvazidiogonal ko’rinishga ega bo’lsa, ), , ( 2 1 A A A = (6.28) bu yerda 1 A va 2 A umumiy harakteristik songa ega emas, u holda ikkinchi B matritsa ham xuddi shunday kvazidiognal ko’rinishga ega bo’ladi: ( ) 2 1 B B B = (6.29) Isboti. B matritsani (6.28) kvazidiognal ko’rinishga mos bloklarga ajratamiz: , 2 1 = B y x B B 2 1 , B B mos ravishda 2 1 , A A bilan bir hil o’lchovli. BA AB = ekanligidan, quyidagi to’rta matritsali tengliklarni hosil qilamiz: n n = 1 142 1. 1 1 1 1 A B B A = , 2. 2 1 xA x A = , 3. 1 1 yA y A = , 4. 2 2 2 2 A B B A = ; (6.30) 1 A va 2 A lar umumiy harakteristik songa ega bo’lmaganliklari uchun (6.30) dagi 2. va 3. tenglamlar 0 = x va 0 = y yechimga ega. (6.30) ning 1. va 4. tengliklaridan 1 A va 1 B , 2 A va 2 B matritsalar o’zaro o’rin almashinuvchi ekanligi kelib chiqadi. Teorema-6.3´. Agar 2 1 2 1 n n n I I R + = bo’lib, 1 1 n I va 2 2 n I A -operatorga nisbatan invariant qism fazolar bo’lsa va bu qism fazolar minimal ko’phadlar o’zaro tub bo’lsa, u holda bu 1 1 n I va 2 2 n I qism fazolar A -operator bilan o’rin almashinuvchi bo’lgan B ixtiyoriy chiziqli operatorga nisbatan ham invariant qism fazolar bo’ladi. Natija . Oddiy strukturali o’rin almashinuvchi matritsalarni bir vaqtda bitta o’xshash almashtirish bilan diogonal ko’rinishga keltirish mumkin. Download 1.62 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling