5 svar
124 visningar
lund är nöjd med hjälpen
lund 529
Postad: 5 okt 2020 00:03 Redigerad: 5 okt 2020 00:15

Differentialekvation (matriser)

Hej,

Jag ska lösa differentialekvationen dx/dt=Hx(t) där H är 4x4-matrisen:

 1/9 (7 , 4 , 0 , -4
          4 , 1 , 0 , 8 
          0 , 0 , 9 , 0
         -4 , 8 , 0 , 1)

och där x(t)=(x1(t) , x2(t) , x3(t) , x4(t))^T med begynnelsevillkoret x(0)=(-1/2 , 1 , 0 , -1)^T och jag vet att jag ska börja med att ta fram Hx(t) men hur ska jag göra detta?

Tack på förhand!

Edit: Glömde nämna att dx/dt är komponentvis derivering med avseende på t som är en reell variabel.

Albiki 5096 – Fd. Medlem
Postad: 5 okt 2020 00:11

Hej,

Nej, du ska inte beräkna vektorn Hx(t).Hx(t). Istället ska du beräkna matrisexponentialen etHe^{tH} eftersom differentialekvationens lösning är vektorfunktionen

    x(t)=etHx(0).x(t)=e^{tH}x(0).

lund 529
Postad: 5 okt 2020 00:33 Redigerad: 5 okt 2020 00:36
Albiki skrev:

Hej,

Nej, du ska inte beräkna vektorn Hx(t).Hx(t). Istället ska du beräkna matrisexponentialen etHe^{tH} eftersom differentialekvationens lösning är vektorfunktionen

    x(t)=etHx(0).x(t)=e^{tH}x(0).

Hej Albiki, tack för ditt svar!

Då förstår jag det som att jag först ska ta fram matrisen e^tH och endast använda mig av begynnelsevillkoret när jag därefter ska ta fram x(t), är det korrekt uppfattat?

Jag glömde även tidigare att nämna att dx/dt är komponentvis derivering med avseende på t, la till det i frågan, ändrar detta någonting?

lund 529
Postad: 6 okt 2020 00:27 Redigerad: 6 okt 2020 00:28

Hej igen! Efter lite läsning i litteraturen kom jag fram till följande formel för att ta fram e^(tH) 

Där P är transformationsmatrisen och D är diagonalmatrisen. Är det denna formel jag ska använda för att kunna hitta e^(tH)? Jag har redan tagit fram egenvektorerna samt egenvärden och matrisen är diagonaliserbar.

Denna verkade bara lite krånglig och vill vara på den säkra sidan att jag inte försvårar det för mig eller om det är korrekt.

Albiki 5096 – Fd. Medlem
Postad: 6 okt 2020 01:09

Hej,

Det är korrekt att använda spektraluppdelning av HH för att beräkna etH.e^{tH}.

lund 529
Postad: 6 okt 2020 16:28

Tusen tack för hjälpen Albiki!

Svara Avbryt
Close