Вопрос задан 22.10.2026 в 08:49. Предмет Математика. Спрашивает Шихалёва Маргарита.

Найти общее решение системы линейных дифференциальных уравнений
Y'=AY, в которой Y – матрица-столбец функций, A – матрица коэффициентов

       y₁(x)
Y= ( y₂(x) )
        y₃(x)

A=[tex] \left[\begin{array}{ccc}a11&a12&a13\\a21&a22&a23\\a31&a32&a33\end{array}\right] [/tex]

A=[tex] \left[\begin{array}{ccc}3&-2&3\\0&-3&2\\0&0&2\end{array}\right] [/tex]

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Рыбалкин Федя.

Найдем общее решение системы линейных дифференциальных уравнений

Y′=AY,Y'=AY,

где

Y=(y1(x)y2(x)y3(x)),A=(3−230−32002).Y=\begin{pmatrix}y_1(x)\\y_2(x)\\y_3(x)\end{pmatrix}, \qquad A=\begin{pmatrix} 3&-2&3\\ 0&-3&2\\ 0&0&2 \end{pmatrix}.

1. Запишем систему в развернутом виде

Умножая матрицу AA на вектор YY, получаем:

{y1′=3y1−2y2+3y3,y2′=−3y2+2y3,y3′=2y3.\begin{cases} y_1'=3y_1-2y_2+3y_3,\\ y_2'=-3y_2+2y_3,\\ y_3'=2y_3. \end{cases}

Так как матрица AA имеет постоянные коэффициенты, общее решение можно найти методом собственных значений и собственных векторов.

2. Найдем собственные значения матрицы A

Составим характеристическое уравнение:

det⁡(A−λE)=0,\det(A-\lambda E)=0,

где EE — единичная матрица.

Получаем:

∣3−λ−230−3−λ2002−λ∣=0.\begin{vmatrix} 3-\lambda&-2&3\\ 0&-3-\lambda&2\\ 0&0&2-\lambda \end{vmatrix}=0.

Поскольку матрица треугольная, ее определитель равен произведению диагональных элементов:

(3−λ)(−3−λ)(2−λ)=0.(3-\lambda)(-3-\lambda)(2-\lambda)=0.

Отсюда получаем три собственных значения:

λ1=3,λ2=−3,λ3=2.\boxed{\lambda_1=3,\quad\lambda_2=-3,\quad\lambda_3=2.}

Все собственные значения различны, поэтому каждому из них соответствует линейно независимый собственный вектор.

3. Найдем собственные векторы

Для первого собственного значения λ1=3\lambda_1=3:

Решаем систему

(A−3E)V1=0.(A-3E)V_1=0.

Получаем:

(0−230−6200−1)(v1v2v3)=0.\begin{pmatrix} 0&-2&3\\ 0&-6&2\\ 0&0&-1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix}v_1\\v_2\\v_3\end{pmatrix} =0.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Математика

Последние заданные вопросы в категории Математика

Задать вопрос