Файл: Иохвидов, И. С. Ганкелевы и теплицевы матрицы и формы. Алгебраическая теория.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 178
Скачиваний: 0
§ 181 ОБРАЩЕНИЕ ТЕПЛИЦЕВЫХ И ГАНКЕЛЕВЫХ МАТРИЦ 179
имеем |
|
|
|
|
П-1 |
|
|
|
п—1 |
ej0 — 2 |
fy-ic dko — 2 |
fy-k'X'k |
^0 |
2 Cj-кУк-п — |
k=0 |
k=0 |
|
k=0 |
|
n |
|
|
|
|
— 2 ^i~kx k cj-nxn x0 |
xtl. 2 ^j—кУк-п 4 ~ x0 хп^]—пУо— |
|||
k=o |
|
|
k=a |
|
= Й,'n |
X n X n & in = |
Й11 |
|
|
JJ0 |
•b0 x nujn — |
u70 |
|
|
(/ = О, 1, .. . , n — 1).
Аналогично (с привлечением |
еще формул |
(18.15)) |
по |
||||||||
лучаем |
n—1 |
|
|
n —1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
n-i — |
2 |
ci-k |
n-i — 2 |
ci-k (У-n+k+i |
y^nxk+i) — |
|
|||||
|
|
ft=o |
|
|
Jc=o |
n |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
== 2 |
-с}+1-кУк-п |
xo У-п 2 |
ci+i-kxk ~ |
|
|
|
||||
|
|
k=l |
|
|
|
k=l |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— 2 ^J+l-кУк—п |
|
x o У-п 2 Cf+i—k^t4~Д'О У-ПС]+1Х 0 — |
||||||||
|
|
k = 0 |
|
|
|
|
k=0 |
|
|
|
|
|
— |
fij+l,n — |
У-n^j+l, о — |
n -i |
( / — 0, 1) . . |
П |
1). |
||||
Для завершения доказательства теоремы осталось по |
|||||||||||
казать, |
что |
матрица |
1 ejk ll£"k=0 теплицева. |
Но из (18.14), |
|||||||
(18.15) |
и (18.13) следует, |
что |
|
|
|
|
|
||||
|
71—1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e j k ~ |
2 c j ~ s ^ s k = = |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
s=0 |
n —1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
cj d-ok |
4" 2 |
cJ-e [^s-l, k-l + |
Ж01 (х аУ-к У-п+$хп-к)] |
= |
|
|||||
|
|
|
8=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71—2 |
|
|
|
|
n—1 |
|
|
|
|
|
— |
2 C i - 1 ~ S d S l f t _ l 4 “ C j d g h + X g У - К 2 C j - s X s |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
s= l |
|
П—1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
’ xo Xn—k 2 |
У^-п 1 |
||
|
71— 1 |
|
|
|
|
|
|
|
S=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
2 |
|
d a , k-l — |
C j ^ n d n - 1 , k-l 4 “ c j |
4 “ |
|
|
|
8=0
180 |
|
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МАТРИЦ |
|
1ГЛ. IV |
||||||
|
|
|
|
|
71 —1 |
|
|
П—1 |
|
|
|
|
|
-| |
:Г0 //-k 2 |
Cj-s^s |
*0 %п-к 2 |
^j-sl/s-n — |
|||
|
n—1 |
|
|
|
S=1 |
|
|
|
S=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
2 |
O'—1-s |
. fc- 1 |
Cj-n (%п—к |
^0 £пУ-к) “Ь |
|
||||
|
s=0 |
|
|
|
|
|
n—1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
О (11- к |
Я'о У |
“ Ь |
*0 У~к 2 |
0 - s^s |
|
||||
|
|
|
71—1 |
|
|
|
s= l |
П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Л'оЗ'и-k 2 |
O-sJ/s-n = |
0 -1, fc-1 |
"I- %0 У—к 2 |
O-s-O |
|||||
|
|
|
s=0 |
|
|
|
|
|
s= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
■ |
.r0 J'n-li 2 |
Cj—SJ/s-71 7 |
|
откуда в силу (18.1) и (18.2) |
|
|
|
s=0 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
tjk |
= |
O |
- i . f t |
- i |
к =O ', 1 , |
2. .,. , |
re |
— 1 ) . |
||
Теорема доказана. |
|
|
|
|
|
п р о и з в о л ь |
||||
18.4. |
Переходя к задаче обращения |
|||||||||
н о й теплидевой матрицы |
Тп, заметим, что если |
a priori |
||||||||
известна ее |
обратимость (|Тп |Ф 0), |
то системы уравне |
||||||||
ний (18.1) и (18.2) заведомо однозначно разрешимы, и |
||||||||||
единственное ограничение, |
налагаемое теоремой 18.1 для |
построения по их решениям обратной матрицы Т^1, сводится к условию х0 =?= 0 или, что то же самое (см. (18.6)),
0.
Однако теорема 18.2 дает возможность обойти последнее
ограничение, т. е. строить матрицу |
Тй1 даже и в том слу |
||
чае, когда |r n_! |= |
0. |
|
|
С этой целью рассмотрим матрицу |
|
|
|
со |
с-1 |
с-п |
5 |
С1 |
со |
С-71+1 |
с-п |
с« |
СП-1 |
С0 |
с-1 |
СП+1 |
|
со |
где сп+1 — некоторое фиксированное число, а £ — ком плексный параметр.
5 18] ОБРАЩЕНИЕ ТЕПЛИЦЕВЫХ И ГАНКЕЛЕВЫХ МАТРИЦ 181
1°. Если матрица Т„ обратима, то обратима и мат рица Тп+1 (Q для всех значений 'Q, за исключением-, быть может, одного.
Фактически это предложение уже было установлено в главе III при доказательстве теоремы 13.1. В самом деле, если увеличить на единицу порядки всех рассматриваемых там матриц и определителей, то в исправленных таким образом обозначениях (13.4) уравнение |Тп+1 (£) 1 = О перепишется при |Тп_х |=f= 0 (ср. (13.5)) в виде
|
|
|
в ( с „ +1)Ь(£) - |
I Тп\* = О, |
|
|
||||
где а (£) и Ъ{Q — линейные функции с коэффициентом |
||||||||||
при £, |
равным |Тп \(ф 0) у каждой. Отсюда следует, что |
|||||||||
уравнение |
|Тп+1 (£) |
|= 0 имеет |
не |
более |
одного корня |
|||||
£ — до |
|
|
|= |
0, то функции а (£) и b (£) сводятся |
||||||
вели же |Тп_! |
||||||||||
к отличным от нуля постоянным а (0) |
и Ь(0), а уравнение |
|||||||||
1 Тп+1 (0 1 |
= |
0 принимает вид (ср. |
(13.6)) |
|
|
|||||
|
|
|
Ь(0) сп+1 + а (0) £ -j- С —■ 0, |
|
|
|||||
где С — некоторая постоянная, т. е. на этот раз (посколь |
||||||||||
ку а (0) Ф 0) |
оно имеет в точности один корень. |
быть мо |
||||||||
Таким образом, |
для всех 0 за исключением, |
|||||||||
жет, одного, матрица Тп+1 (0 |
обратима и зщовлетворяет |
|||||||||
всем условиям теоремы 18.2 |
(поскольку |Тп |Ф 0). Но |
|||||||||
тогда матрица Тп может быть обращена по правилу, уста |
||||||||||
новленному в этой теореме. |
|
|
|
|
|
|||||
18.5. |
С помощью теоремы 18.1 можно указать и другой |
|||||||||
прием для обращения тешшцевых матриц. |
|
|
||||||||
Т е о р е м а 18.3 |
( Г о х б е р г а |
и К р у п н и к а ) . |
||||||||
Если |
тпеплицева |
матрица |
Тп — |ср_q ||£, q=0 |
такова, |
||||||
что каждая из систем |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
П |
|
|
|
{р = |
0, 1, . . |
га), |
(18.16) |
|
|
|
2 |
Cp-q%q — 6Р0 |
|||||||
|
|
л |
|
|
(р = |
0, 1,- . .,га) |
(18.17) |
|||
|
|
|
|
|
4=0
182 ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МАТРИЦ СГЛ. 1Y
разрешима и выполняется условие хп Ф 0, то матрица Тп обратима и обратная к ней строится по формуле *)
|
Х0Хп |
х Охп-1 |
• • • |
хо |
|
|
|
|
|
||
Тп = Хп |
Х1Хп х 1хп- 1 |
• • • |
х 1х 0 |
+ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
хп |
*п*п-1 |
• • • |
ХпХ< |
|
|
|
|
|||
zo 0 |
|
|
0 |
хп |
xn -l |
|
|
|
|
||
+ |
|
|
|
О 0 |
хп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
О |
|
|
О а; |
|
|
хо 0 |
|
|
0 |
zn |
zn -i |
• ■ |
|
|
|
|
|
|
|
О |
0 |
zn |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
О О О |
|
|
О z71 |
>. |
(18.18) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
0 |
0 |
0 |
|
|
О |
О |
|
|
Д о к а з а т е л ь с т в о . |
При |
п = 0 |
теорема |
триви |
|||||||
альна, поэтому |
пусть |
|
п > |
1. Обратимость |
матрицы |
||||||
Тп снова докажем от |
противного. |
Пусть |
строки |
Г д = |
|||||||
= (сд,Сд-г, |
..., Сд-п) (q |
= |
0, |
1, |
..., |
п) матрицы |
линейно |
||||
зависимы и m — н а и м е н ь ш и й |
из номеров, для кото |
||||||||||
рых строка |
Гт |
является |
линейной комбинацией |
строк |
|||||||
Гт+ы Гт+2, |
. . ., |
Г„. Из существования |
решений |
систем |
(18.16) и (18.17) следует, что ни одна из первых двух строк Г„ и 1\ не является линейной комбинацией остальных строк. Стало быть, т?г !> 2. Для этого m по условию
|
П |
|
I'm = |
2 арГр |
|
|
р=т+1 |
|
ИЛИ |
|
|
п |
|
|
Cm-q = 2 |
(? = |
1> •■•>^). (18.19) |
P=m +i |
|
|
*) Таким образом, в отличие от теоремы 18.1, здесь речь идет о восстановлении матрицы Т~г не по первому и п о с л е д н е м у ,
а по первому и в т о р о м у ее столбцам (ср. подстрочное примеча ние на стр. 172).