Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
m_a_2_2.doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
13.11.2019
Размер:
697.34 Кб
Скачать

Разложим первый определитель в (2.7.4.3) по последнему столбцу, получим

.

Следовательно, . Для верно аналогичное соотношение

,

поэтому

.

Продолжая раскрывать определители , и т.д., в итоге получим

.

Пример 2.7.4.3. Вычислить определитель

.

Р е ш е н и е.

Разложим определитель по последнему столбцу, получим

,

а определитель вычислим аналогично определи-телю из примера 2.7.4.1. В итоге получим, что

.

У п р а ж н е н и я.

Вычислить определители

1) ; 2) ;

3) ; 4) ;

5) ; 6) ;

7) ; 8) ;

9) ; 10) ;

11) ; 12) ;

13) .

2.7.5. Вычисление определителей трехдиагональных матриц

Матрицей Якоби (или трехдиагональной матрицей) называется квадратная матрица с действительными элементами , равными нулю при . Обозначим через диагональные элементы , и , тогда матрица Якоби имеет вид

.

Интерес к матрицам такого рода вызван тем, что они появляются при решении различных матричных задач, например, при решении дифференциальных уравнений разностными методами. Мы рассмотрим случай, когда , , , и покажем способ вычисления определителей таких матриц.

Вычисление определителей матриц Якоби основан на методе рекуррентных соотношений. Итак, пусть дан определитель

.

Обозначим этот определитель через ( --- размер матрицы ). Раскрывая этот определитель по последней строке и последнему столбцу, получим

. (2.7.5.1)

Главная задача заключается в том, чтобы найти явное выражение для . Уравнение (2.7.5.1) является однородным разностным уравнением, поэтому решение уравнения (2.7.5.1) будем искать в виде . Подставляя в (2.7.5.1), получим или

. (2.7.5.2)

Возможны три случая.

1) Решения уравнения (2.7.5.2) и различны и вещественны. В этом случае общее решение (2.7.5.1) имеет вид , где и являются решением системы .

2) и вещественно. Тогда , а и являются решением системы уравнений .

3) и – комплексно сопряженные числа, т.е.

Тогда , а константы и находятся из системы уравнений .

Определение 15. Последовательность чисел , задаваемая рекуррентным соотношением , , , называется последовательностью чисел Фибоначчи.

В 19-м веке французский математик Ж. Бине получил явную формулу для чисел Фибоначчи

.

Пример 2.7.5.1 (числа Фибоначчи). Вычислить определитель

.

Р е ш е н и е.

Раскладывая определитель по последней строке, получим

.

Разлагая первый определитель суммы по последнему столбцу, получим

. (2.7.5.3)

Характеристическое уравнение (2.7.5.2) имеет вид , корни которого . Таким образом,

.

Константы и найдем из системы уравнений

или ,

откуда

,

и

.

Мы получили формулу Бине для чисел Фибоначчи .

Пример 2.7.5.2. Вычислить определитель

.

Р е ш е н и е.

Для очевидным образом выполняется рекуррентное соотношение

. (2.7.5.4)

Характеристическое уравнение для (2.7.5.4) имеет вид , корни которого . Тогда

,

а константы и являются решением системы ,

откуда , , а значит, .

Пример 2.7.5.3. Вычислить определитель

.

Р е ш е н и е.

Для имеет место рекуррентное соотношение

(2.7.5.5)

Для для Тогда

0

.

Докажем методом математической индукции, что

Пусть для некоторого доказано, что

Тогда

У п р а ж н е н и я.

Вычислить определители трехдиагональных матриц

1) ; 2) ;

3) ; 4) ;

5) ; 6) ;

7) ; 8) ;

9) ; 10) ;

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]