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
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 |
~Т 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 (х2 — 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 |