O`zbekiston respublikasi oliy va o`rta maxsus ta`lim vazirligi andijon davlat universiteti
§ 12 Chiziqli yirik masshtabli sistemalar turg’unligi
Download 1.62 Mb. Pdf ko'rish
|
Matritsa
- Bu sahifa navigatsiya:
- Teorema 7.19.
- Teorema 7.20.
- Teorema 7.21.
- Teorema 7.22.
- Teorema 7.24.
- Teorema 7.25.
- Misol 7.4
§ 12 Chiziqli yirik masshtabli sistemalar turg’unligi
masalasiga bog’liq bo’lgan ba’zi teoremalar A n- tartibli kvadrat matritsa bo’lib, 0 , , A A A T ⊥ - lar bu matritsani mos ravishda bosh, bosh bo’lmagan dioganallarga va matritsa markaziga nisbatan transponirlangani bo’lsin. Quyidagi sistemalarni qaraymiz: , Ax x = (7.110) , x A x T = (7.111) , x A x ⊥ = (7.112) , 0 x A x = (7.113) , ) ( 0 x A A x + = (7.114) bu yerda . ) ,..., , ( 2 1 n T n R x x x x ∈ = Teorema 7.19. Agar (7.110) sistema muvozanat xolati turg’un (asimptotik turg’un) yoki turg’unmas bo’lsa, u holda (7.111), (7.112), (7.113) sistemalar muvozanat holati ham mos ravishda turg’un (asimptotik turg’un) yoki turg’unmas bo’ladi. Isbot: Transponirlangan matritsalarning xossalariga ko’ra quyidagiga ega bo’lamiz. , 0 E A E A E A E A T λ λ λ λ − = − = − = − ⊥ ya’ni 0 , , , A A A A T ⊥ matritsalarning xarakteristik ko’pxadlari bir xil bo’lib, bundan teorema 1 ning to’g’riligi kelib chiqadi. Teorema 7.20. (7.110) sistema uchun , ) ( Px x x v T = (7.115) 205 kvadratik forma ko’rinishdagi Lyapunov funktsiyasi mavjud bo’lib, P matritsa musbat aniqlangan, bosh dioganalga yoki matritsa markaziga nisbatan simmetrik bo’lsin.Agar 1 1 1 − − = = PH P H P (7.116) matritsa musbat aniqlangan bo’lsa, u xolda (7.110) sistema muvozanat xolati turg’unligi (asimptotik turg’unligi) yoki turg’unmasligidan HAx x = (7.117) sistema muvozanat xolatini mos ravishda turg’unligi, (asimptotik turg’unligi) yoki turg’unmasligi kelib chiqadi, bu yerda H, HA –matritsa xosmas, musbat aniqlangan, bosh dioganalga yoki matritsa markaziga nisbatan simmetrik. Isbot: (7.117) sistema uchun Lyapunov funktsiyasini quyidagi kvadratik forma ko’rinishda quramiz: x P x x v T 1 1 ) ( = . (7.118) Teorema 7.20 ning shartiga ko’ra 1 P matritsa musbat aniqlangan, shuning uchun (7.118) funktsiya ham musbat aniqlangan bo’lib, undan (7.117) sistema yordamida olingan xosila quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi: [ ] ). ( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 1 1 1 1 1 1 x v x PA P A x x HA PH P H H A x x HA P P HA x x P x x P x x v T T T T T T T T T = + = = + = + = + = − − Bundan, )) ( ( 1 x v va )) ( ( x v funktsiyalarning ishora aniqlanishi bir xil ekanligi kelib chiqadi. Bu teorema 7.20 ning to’g’riligini isbotlaydi. Teorema 7.21. (7.110) sistema uchun (7.115) Lyapunov funktsiyasi tuzilgan bo’lib, musbat aniqlangan , 1 PH HP P = = matritsa mavjud bo’lsin, bu yerda H, RN–matritsalar xosmas, musbat aniqlangan va bosh dioganalga yoki matritsa markaziga nisbatan simmetrik bo’lsin. U holda (7.110) sistema muvozanat xolatining turg’unligidan (asimptotik turg’unligidan) yoki turg’unmasligidan Ax H x 1 − = sistema muvozanat xolatini mos ravishda turg’unligi (asimptotik turg’unligi) yoki turg’unmasligi kelib chiqadi. . 206 Isboti teorema 7.20 ning isboti kabidir. Eslatma. Agar teorema 7.20 (teorema 7.21) da E P = bo’lsa, u holda teorema 7.20 (teorema 7.21) ) ( 1 1 1 H P H P = = − da o’z kuchida qoladi. Teorema 7.22. Ex x x v T = ) ( funktsiya quyidagi sistema uchun Lyapunov funktsiyasi bo’lsin , 0 x A x = (7.119) bu yerda E R A R x n n n , , 0 × ∈ ∈ - n-tartibli birlik matritsa va m H H H ,..., , 2 1 matritsalar n o’lchovli, xosmas, musbat aniqlangan, bosh dioganalga yoki matritsa markaziga nisbatash simmetrik matritsalardir. U xolda (7.119) sistema muvozanat xolatining turg’unligi (asimptotik turg’unligi) yoki turg’unmasligidan quyidagi , Ax x = (7.120) sistema muvozanat xolatining mos ravishda turg’unligi (asimptotik turg’unligi) yoki turg’unmasligi kelib chiqadi. Bu yerda ∑ = = m i i i A A 1 α yoki ∑ = ∗ = m i i i A A 1 , α m i A H A A H A i i i i i ,..., 2 , 1 , 0 , , 0 1 0 = ≥ = = − ∗ α , ∑ = ≠ m i i 1 2 0 α . Isboti: Ex x v(x) T = (7.119)sistema uchun Lyapunov funktsiyasi bo’lsin. U xolda ( ) x A A x x v T T ) ( ) ( 0 0 + = . (7.120) sistema uchun Lyapunov funktsiyasini quyidagi , ) ( 1 1 x H x x v T − = kvadratik forma ko’rinishda quramiz, bu yerda ∑ = = m i i i H H 1 α Teorema 7.22 ning shartiga ko’ra N musbat aniqlangan va bosh dioganalga nisbatan simmetrik. Shuning uchun ) ( 1 x v funktsiya musbat aniqlangan bo’lib, 207 ( ) ( ) . ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 x v x A A x x HA H HH A x x A H H H H A x x A H H A x x A H H A x x v T T T T m i i i m i T i i T T m i i i m i T i i T T T = + = = + = + = = + = + = − − = − − = = − − = − − ∑ ∑ ∑ ∑ α α α α bo’ladi. Bundan, ( ) ) ( 1 x v va ( ) ) (x v funktsiyalarning ishora aniqlanishi bir xil ekanligi kelib chiqib, teorema 7.22 ning to’g’riligi isbotlanadi. Agar teorema 7.22 da j k n j k A A j k ≠ = < , ,..., 2 , 1 , , va , 1 = + j k α α bo’lib, barcha qolgan , , , 0 j i k i i ≠ ≠ = α bo’lsa, u xolda A matritsa quyidagi shartni qanoatlantiradi. j k A A A ≤ ≤ . (7.121) Endi (7.110)sistema muvozanat xolati turg’unligini ba’zi cheklanishlarda qarab chiqamiz. Faraz qilaylik, (7.110) sistemadagi A matritsa matritsa markaziga nisbatan simmetrik bo’lsin. Bu xolda (7.110) sistemani vertikal va gorizantal simmetriya o’qlari bo’yicha yoki o’zaro muvozanatlashuvchi qism sistemalar bo’yicha dekompozitsiya qilish mumkin. Teorema 7.23. Agar musbat aniqlangan n- tartibli R kvadrat matritsa bosh va bosh bo’lmagan dioganallarga yoki matritsa markaziga nisbatan simmetrik bo’lib, Px x x v T = ) ( (7.122) funktsiya (7.114) sistema uchun Lyapunov funktsiyasi bo’lsin. U xolda bu funktsi (7.110) sistema uchun ham Lyapunov funktsiyasi bo’ladi, ya’ni (7.114) sistema muvozanat holati turg’unligi (asimptotik turg’unligi) yoki turg’unmasligidan (7.110) sistema muvozanat xolatining mos ravishda turg’unligi (asimptotik turg’unligi) yoki turg’unmasligi kelib chiqadi. Isbot: Bevosita tekshirib ko’rib, ishonch xosil qilish mumkinki ⊥ = = P P P T dan 0 P P = ekanligi kelib chiqadi. SHuning uchun teorema 7.23 ni 0 P P = xol uchun isbotlash yetarli. R matritsaning musbat aniqlanganligidan (7.122) funktsiyani musbat aniqlanganligi kelib chiqadi. U xolda quyidagilarga ega bo’lamiz: 208 )). ( ( 2 )) ( ( )) ( ( ) ( )) ( ( ) ( )) ( ( ) ( )) ( ( )) ( ) (( )) ( ( 0 0 0 0 0 0 0 0 x v x v x v x PA P A x x v x A P P A x x v x PA P A x x v x A A P P A A x x v T T T T T T T T = + = = + + = + + = + + = + + + = Bundan, )) ( ( x v va )) ( ( x v funktsilarni ishora aniqlanishi bir xil ekanligi kelib chiqib, teorema 7.23 isbotlanadi. Teorema 7.24. Agar A matritsa bosh va bosh bo’lmagan dioganallarga yoki matritsa markaziga nisbatan simmetrik bo’lib, Px x x v T = ) ( , funktsiya (7.110) sistema uchun Lyapunov funktsiyasi bo’lsin. (bu yerda P musbat aniqlangan kvadratik matritsa). U xolda x P x x v T 0 1 ) ( = va x P P x x v T ) ( ) ( 0 2 + = funktsilar ham (7.110) sistema uchun Lyapunov funktsiyasi bo’ladi. Isboti: P matritsaning musbat aniqlanganligidan 0 P va 0 P P + . Matritsalarning ham musbat aniqlanganligi kelib chiqadi. Shuning uchun ) ( 1 x v va ) ( 2 x v funktsiyalar musbat aniqlangan bo’ladi. Teorema 7.24 ning shartiga ko’ra 0 A A = . Bu shartdan quyidagilar kelib chiqadi: . ) ( )) ( ( , ) ( ) ( ) ) ( ) ( ( )) ( ( , ) ( ) ( ) ( )) ( ( 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 x PA P A x x v x PA P A x x PA P A x x A P P P P A x x v x PA P A x x A P P A x x A P P A x x v T T T T T T T T T T T T T T + = + + + = + + + = + = + = + = Bundan teorema7.24 ning to’g’riligi kelib chiqadi. Shuningdek, E PA P A E PA P A T T λ λ − + = − + 0 ) ( . Teorema 7.25. Agar n- o’lchovli A kvadrat matritsa bosh va bosh bo’lmagan dioganallarga yoki matritsa markaziga nisbatan simmetrik bo’lsa, u xolda bu matritsani musbat ( manfiy) aniqlangan bo’lishi uchun quyidagi shartlarni bajarilishi yetarlidir: k n 2 = da ; ) )( ( 4 1 ) ( ) ) )( (( 4 1 ) ( . 2 ) 0 ) ( ( 0 ) ( . 1 0 2 2 0 2 2 1 2 0 2 2 0 2 2 1 2 1 1 + + > + + > < > T T T M M T T T M m M m A A A A A A A A A A A A λ λ λ λ λ λ 1 2 + = k n da 209 , ) ) )( (( 4 1 )) ) )( (( ) ( 2 ( ) ( , ) )( ( 4 1 )) ( 2 ) )( (( ) ( . 5 , ) ) ( ( ) ( . 4 ), 0 , 0 ) ( ( 0 , 0 ) ( . 3 0 2 2 0 2 2 1 , 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 2 1 , 1 1 2 0 2 2 0 2 2 1 , 1 1 0 2 2 0 2 2 2 1 2 1 , 1 1 2 1 , 1 1 1 , 1 1 1 , 1 1 1 , 1 1 + + + + + − < + + + + + + > > > < < > > + + + + + + + + + + + + + + + + T T T M k k T T T M M k k M T T T M k k m T T T M k k m k k M k k m k k M k k m A A A A a A A A A A a a A A A A A a A A A A A a a A a a A a a A a A a A λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ bu yerda 1 A va 2 A matritsalar k- tartibli bo’lib, = 0 1 0 2 2 1 A A A A A dan aniqlanadi, 0 1 A va 0 2 A ularni mos ravishda matrittsa markaziga nisbatan transponirlanganidir. 2 1 a a a + = , T k k k k a a a a ) ,..., , ( , 1 2 , 1 1 , 1 1 + + + = , T n k k k k k a a a a ) ,..., , ( , 1 3 , 1 2 , 1 2 + + + + + = va 1 , 1 + + k k a mos ravishda A matritsa markazida joylashgan vektor va skalyarlardir. Isboti: Agar matritsa bosh va bosh bo’lmagan diogonallarga nisbatan simmetrik bo’lsa, u xolda u matritsa markaziga nisbatan ham simmetrik bo’ladi. Shuning uchun teorema 7.25 ni matritsa markaziga nisbatan simmetrik bo’lgan matritsalar uchungina isbotlaymiz. k n 2 = bo’lsin, u xolda teorema 7.25 ning shartiga ko’ra A matritsa quyidagi ko’rinishga ega = 0 1 0 2 2 1 A A A A A . Quyidagi A matritsaga mos keluvchi kvadratik formani qaraymiz. x A A A A x Ax x T T = 0 1 0 2 2 1 (7.123) T T T z y x ) , ( = kabi belgilash kiritamiz, bu yerda , ) ,..., , ( 2 1 T k x x x y = T n k k x x x z ) ,..., , ( 2 1 + + = . U xolda quyidagilarni xosil qilamiz ( ) = + + + − ≥ + + + = + + + = = 2 0 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 0 1 0 2 2 1 0 1 0 2 2 1 0 1 0 2 2 1 ) ( ) )( ( ) ( ) ( ) , ( z A z y A A A A y A z A z z A A y y A y z A z z A y y A z y A y z y A A A A z y Ax x m T T T M m T T T T T T T T T T T λ λ λ 210 , ) ( ) ) )( (( 2 1 ) ) )( (( 2 1 ) ( ) ( 0 1 0 2 2 0 2 2 2 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 + + − + + − = z y A A A A A A A A A A z y m T T T T T T m λ λ λ λ ( ) . ) ( ) ) )( (( 2 1 ) ) )( (( 2 1 ) ( ) ( ) ( ) )( ( ) ( 0 1 0 2 2 0 2 2 2 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 0 1 0 2 2 0 2 2 2 1 2 1 + + + + = = + + + − ≤ z y A A A A A A A A A A z y z A z y A A A A y A Ax x M T T T M T T T M M M T T T M M T λ λ λ λ λ λ λ Bundan kelib chiqadiki, agar teorema 7.25 dagi 1. va 2. shartlar bajarilsa, u xolda (7.123) kvadratik forma va unga mos A matritsa musbat (manfiy) aniqlanadi. 1 2 + = k n bo’lsin , u holds teorema 7.25 ning shartiga ko’ra A matritsa quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi = + + 0 1 0 2 0 2 0 1 1 , 1 1 2 2 1 ) ( A a A a a a A a A A T k k T . A matritsaga mos quyidagi kvadratik formani qaraymiz: x A a A a a a A a A x Ax x T k k T T T = + + 0 1 0 2 0 2 0 1 1 , 1 1 2 2 1 ) ( , (7.124) Bu yerda , ) , , ( 0 1 , 1 T T k k T z x y x + + = T k x x x y ) ,..., , ( 2 1 = , T n k k x x x z ) ..., , , ( 3 2 0 + + = . U xolda quyidagilarga ega bo’lamiz: , ) ( ) ( ) , , ( 0 0 1 0 1 , 1 0 0 2 1 , 1 1 , 1 1 , 1 0 2 2 0 1 0 1 , 1 0 1 0 2 0 2 0 1 1 , 1 1 2 2 1 0 1 , 1 z A z x a z x a ax y y A A z y A y z x y A a A a a a A a A z x y Ax x T k k T k k k k k k T T T T k k T k k T T k k T T + + + + + + + = = + + + + + + + + + + + + + + bu yerda 2 1 a a a + = . 211 Bundan, , ), ( ) ( 0 0 1 1 a a A A m m = = λ λ ekanligini xisobga olib, (7.124) kvadratik forma uchun quyidagi quyidan va yuqoridan olingan baxolarga ega bo’lamiz: ( ) , ) ( 2 1 ) )( ( 2 1 2 1 2 1 ) )( ( 2 1 2 1 ) ( ) , ( ) ( ) )( ( ) ( 0 1 , 1 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 , 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 0 1 , 1 2 0 1 1 , 1 0 2 1 , 1 1 , 1 1 , 1 0 0 2 2 0 2 2 2 1 2 1 − + + − − + + − − = = + − − + − + + − ≥ + + + + + + + + + + + + + + z x y A a A A A A a a a A A A A a A z x y z A x z a x a x y a z y A A A A y A Ax x k k m T T T M k k T T T M m k k m k k k k k k k k T T T M m T λ λ λ λ λ λ λ ( ) . ) ( 2 1 ) )( ( 2 1 2 1 2 1 ) )( ( 2 1 2 1 ) ( ) , ( ) ( ) )( ( ) ( 0 1 , 1 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 , 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 0 1 , 1 2 0 1 1 , 1 0 2 1 , 1 1 , 1 1 , 1 0 0 2 2 0 2 2 2 1 2 1 + + − + + − = = + + + + + + + − ≤ + + + + + + + + + + + + + + z x y A a A A A A a a a A A A A a A z x y z A x z a x a x y a z y A A A A y A Ax x k k M T T T M k k T T T M M k k M k k k k k k k k T T T M M T λ λ λ λ λ λ λ Bu baxolardan kelib chiqadiki, agar teorema 7.25 dagi 3., 4. va 5. shartlar bajarilsa, u xolda (7.124) kvadratik forma va unta mos A matritsa musbat (manfiy) aniqlangan bo’ladi. Misol 7.4 Quyidagi oltinchi tartibli chiziqli sistemani qaraymiz: Ax x = , (7.125) bu yerda , ) , , , , , ( 6 5 4 3 2 1 T x x x x x x x = − − − − − − − − − − = 2 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 1 1 0 3 1 0 0 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 2 1 1 0 0 1 0 2 A . A matritsa matritsa markaziga nisbatan simmetrik bo’lgani uchun quyidagilarga ega bo’lamiz: 212 , 2 0 1 1 2 0 1 0 3 , 3 0 1 0 2 1 1 0 2 0 1 1 − − − − = − − − − = A A − = − = 0 0 1 1 0 1 1 0 0 , 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 2 2 A A , 5 2 1 2 2 2 1 2 5 ) )( ( , 0 1 2 1 0 1 2 1 0 0 2 2 0 2 2 0 2 2 − − = + + − = + T T T T A A A A A A . 5 , 1 ) ) )( (( 4 1 909924 , 1 ) ( , 6 ) ) )( (( , 0 68 , 3 ) ( ) ( , 0 382 , 1 ) ( ) ( 0 2 2 0 2 2 1 2 0 2 2 0 2 2 0 1 1 0 1 1 = + + > = = + + < − = = < − = = T T T M M T T T M m m M M A A A A A A A A A A A A A λ λ λ λ λ λ λ Demak, teorema 7.25 ga asosan A matritsa manfiy aniqlangan va (7.125) sistema muvozanat xolati asimptotik turg’un bo’ladi. 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