Файл: Иваненко В.В. Основы линейной алгебры учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.06.2024

Просмотров: 122

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где Yi. Y2 определяются из системы

I (5 — >0 7і + 4тз = О, l4 ïi + (5 + >0 ъ = 0.

При Хі = 1 имеем 4уі + 4у2 = 0, т . е. уі = —У2 , следовательно, частные решения будут

і/с,1> = Сіех, У ^ = ~ С }ех\

аналогично, если Л,2 = 9, то —4 Y I + 4 Y 2 = 0, т . е. Y I = Y2 , поэтому

у™=С2е*х, і/Р = С2еПл‘.

Таким образом, имеем общий интеграл соответствующей од­ нородной системы

Уі — Схех -f С.,е!ІЛ',

b — c s + c s ’ .

(43)

Заметим, что однородная система, соответствующая заданной системе (42) будет

d-Ух

dx —5t/i -j- 4і/2.

Ж - 4ÿi + 5f/2'

Общий интеграл неоднородной системы (42) ищем в виде (43), полагая, что С| и Со являются некоторыми функциями от х, т. е. С) = С| (х), С9 = Сг(х), которые на основании системы уравне­ ний (41) определяем из следующей системы

 

 

 

VdCx

 

л!)л*dCa

 

 

 

6

dx

С

dx =

X 2,

 

 

— е

.. dCx

+

е[]х

dC2

 

 

 

Ж

dx

 

отсюда

 

 

dx

 

 

 

dC,

1 ,

 

 

dC0

 

 

 

 

P - 9 . V

 

 

2 — х) в~х

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Беря квадратуры, окончательно получим

Сх = у

J 2 — х) е~х dx = — у

(х2 + х +

1) е~х + Dx,

С., = у

j* (х2 +

х) e~2'dx = — у

( 9“ л'г +

+ 729 j е~ал + А .

где

D2 — постоянные интегрирования.

 


Подставив найденные значения для Сь С2 в (43), имеем общий интеграл заданной неоднородной системы (42), который в окон­ чательном виде запишется так:

п , ,

п 0г

5 .

46

370

1

Уі - Die- +

D,e ■

g Je

8j *

729

У%= - A L«* + A e9 v + Y X2 +

X + Ц р


ДОПОЛНЕНИЕ

§ 1. Основные свойства неравенства

Учение о неравенствах относится к так называемым распо­ ложенным числовым полям, какими являются поле рациональных и поле действительных чисел. Числа этих полей связаны соотно­ шением взаимного расположения «равно», «больше», «меньше». К полю комплексных чисел учение о неравенствах неприменимо. Отметим некоторые свойства неравенств и важнейшие следствия из них.

I. Из неравенства А < В следует неравенство В>А и обратно из второго неравенства следует первое (свойство необратимости). Это свойство можно сформулировать так: при перестановке пра­ вой и лезой частей неравенства смысл знака неравенства изме­ няется на противоположный.

II. Из А < В и В < С следует, что А < С (свойство транзитив­ ности) .

III. Если А<В, то В—,4>0 и обратно — из второго неравен­ ства следует первое.

IV. Если А<іВ, то А + С<СВ+ С (свойство монотонности сло­ жения). Следовательно, к обеим частям неравенства можно до­ бавить поровну.

V. Если А < В и С < Д то A + C<B + D.

 

Действительно,

если А<В, то А + С<В + С и из C<D имеем,

что B + C<B + D,

отсюда в

силу транзитивности

получим

A + C<B-j-D. Следовательно,

неравенства одинакового смысла

можно почленно складывать.

 

при т < О

VI. Если А<В, то Ат<Вт при т > О и Ат>Вт

(свойство монотонности умножения).

 

Таким образом, при умножении обеих частей неравенства на положительный множитель смысл знака неравенства не меняет­ ся. а при умножении на отрицательный множитель смысл знака неравенства изменяется на противоположный.

В частном случае при т= —1, полагая А<В, получим

А> В, т. е. при изменении знака обеих частей неравенства смысл знака неравенства изменяется на противоположный.


VII. Если A < ß и C>D, то А С < В D.

D.

Складывая

Действительно, из C>D имеем, что —С<

последнее неравенство с

неравенством

А<В,

получим

А—С <В—0.

 

 

 

Следовательно, неравенства противоположного смысла мож­

но почленно вычитать.

где А, В, С и D — положительные

VIII. Если А < В и С < Д

числа, то AC<BD, т. е. неравенства одинакового смысла с поло­ жительными частями можно почленно перемножать.

Из А <С имеем, что АС<ВС, а из С<Д видим, что BC<BD, отсюда в силу транзитивности AC<BD.

В частном случае

при А<В, А2< В 2 и вообще Ап<[Ва, где

Л > 0, Д> 0 и п — число натуральное.

Следовательно, обе

части

неравенства с положительными

членами можно возводить в одну и ту же степень.

Заметим, что для чисел А, В, С и D отрицательных или раз­

ных знаков это свойство не имеет места.

IX. Если А < В и числа А и В одного знака, то -j- > -4-,

Действительно, имеем

 

1

1_

В — А > 0,

А

В

AB

так как В—А>0 и А В > 0, потому что числа А и В одного знака. Для чисел разных знаков это свойство не имеет места.

 

§ 2. Тождественные неравенства

 

Введем

следующее

определение: если

f\(xь х2,

.. ., л'„) и

Ы хь х-2, ..

х„) представляют некоторые

совместно

заданные

аналитические выражения, то неравенство

 

 

 

 

Л (х 1- х2- ■

• ; хп) ф Л О'П

■■ Хп)

 

выполняется тождественно, если оно имеет место для значений |і и f2 при произвольных допустимых системах значений аргу­ ментов.

При доказательстве неравенств обычно понимают Доказатель­ ство утверждения, что данное неравенство выполняется тождест­ венно при всех допустимых значениях, входящих в него аргу­ ментов.

Невозможно установить общие способы доказательства не­ равенств ввиду большого разнообразия как самих неравенств, гак и методов, которые применяются при доказательстве этих неравенств. Наряду с весьма примитивными способами часто применяются искусственные приемы. Таким образом, не пред­


ставляется возможным выработать определенную методику ре­ шения этих задач.

Приведем далее

примеры

некоторых замечательных нера­

венств, не излагая

их доказательства.

1.

При всех натуральных значениях п:

 

1 + т г + ^ г + ж + -

• • + 4 г < 3 -

2.

При всех натуральных п\

 

I_L<• о

 

_L , J_ +J_ ,

 

l2 + 22 + 3-

' ‘ ' ^ я* ^

3. Теорема об абсолютной величине суммы: абсолютная вели­ чина суммы ие больше, чем сумма абсолютных величин слагае­ мых, т. е.

I

^7» + -

■ • + апI

I ai I + I

I + • •

+ I апI

Если слагаемые суть числа одинакового знака

(возможно, что

среди них имеются равные нулю), то имеем равенство.

4- У

а] + а \ +

. . . + а 2

< |аі| +

| а г| + .

. . + | а „ | .

При п = 2 и /г = 3 этому неравенству легко дать геометрическое толкование. Например, при п = 2 рассмотрим прямоугольный тре­

угольник с катетами |

| и |а 2|, тогда

неравенство

примет вид

У а"\ -f- а\ <; | ах \ -{- | а2|,

т- е. длина гипотенузы

меньше суммы

длин

катетов. Аналогично при /г = 3 неравенство

выражает, что

длина диагонали прямоугольного параллелепипеда, построенно­

го на отрезках

|aj|, |fl2f

и |«з!> меньше суммы длин этих отрез­

ков.

 

 

 

 

 

 

 

 

+ b\ I-C

і 5 -

|Ѵ tzf + CL\ -(- . .

. + а*

\t b\

-|-

b\

-f- . .

.

 

< ] ai — I -f- I a2 — bj I + . . • + I &n ~ bn I.

При

«j =» a2 =

... = an = bi = b2= .. .= bn имеет место равенство.

6.

Н е р а в е н с т в о

Б у н я к о в с к о г о.

При всех значе­

ниях й, и Ь; выполняется неравенство

 

 

 

 

(albl -f- аф г +

. . . +

cinbn)2 < (а\

+

+

. . . +

o«)(^î +

или (в сокращенной записи):

 

 

+

+

• •

• + bn),

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ( « а -)з < 2 0 ? І

6’ -

 

 

 

 

 

і«>1

 

i=l

i- 1

 

 

 

 

Равенство имеет место лишь при условии, что числа а,- и bt про-

I I Зак. 304.

161