3. Lineare autonome Systeme
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- Valentin Winkler
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1 3. Liee uoome yseme Liee uoome yseme öe ewede duh yseme o Diffeeilgleihuge. Odug ode duh eie Diffeeilgleihug -e Odug de A eshiee wede. Beide Besheiugsweise sid eide äquile, d.h. sie lsse sih ieide üefühe. d i j ij d j y i ( i,..., ij, yi os. ( d d (... i os. Wi ehe dzu ds folgede Beispiel: Diffeezie m ( h de Zei, gil: Eiseze o ( fü : ( ( ( Aus ( folg: ( Ud m ehäl duh Umsellug eie Diffeeilgleihug. Odug. ( ( Allgemeie Fll: d A y Üefühug i ei homogees ysem duh Koodiesfomio wege os. gil d d( d A( Es geüg lso, homogee yseme zu ehe. (ih wid weggelsse d A A y A 3 d A y 3
2 Fü homogee liee yseme id ( ud ( d is uh Lösuge o ( y i eie Lösug, mi ose Koeffiziee ud. gil ds upeposiiospizip. d A ( ( Beweis: d d ( ( ( A ( A ( A lso: d ( ( A mi sioäe Lösuge: mi A A I (I: Eiheismi fide m: d A, lso A A A A y A y y y d d ( ( ( A d. h. die Beehug des sioäe Zusdes läuf uf die Ieieug de ysemmi A hius. Pishe Rehugsefhe: z. B. Gußshe Algoihmus. Lösugsefhe fü liee uoome Diffeeilgleihugssyseme Liee uoome yseme lsse sih miels Epoeilfuioe löse. d Fll: z. B. Zefll eie usz d, Lösug miels Asz e ; os Epoeilfuio: Eiseze liefe: (. e e Asz is Lösug, we gewähl wid: geeigee Whl de Iegios- ose : ( e ( ( e : Lösug: ( e 4
3 Lösug miels Teug de Vile d l ( ( l l ( ( e Allgemeie Fll: (homogee yseme d A Asz: e d e A e Fü wüde diese Gleihug usfühlih lue: Wi öe de sle Fo e üze d d A e mi I :( folg Diese Gleihug h die uu eie Eigewegleihug. : Eigewee de i A : Eigeeo de i A Ausfühlih I A I ( A I K L L - Eiheismi Ds is ei homogees Gleihugssysem fü die Uee (,..., T., e o ei Gleihugssysem h u d ihiile Lösuge, we die Gleihuge lie hägig sid. Ds is d de Fll, we die Koeffizieedeemie eshwide. De ( A I 5
4 Geomeishe Veshulihug: fü Homogees ysem: ( I ( II (I ud (II sid Gedegleihuge ( I ( II Gede gehe duh de Uspug We die Asiege eshiede sid, gi es u eie hipu (II (I Lösuge gi es u, we die Asiege gleih sid. D gi es lledigs uedlih iele Lösuge; d.h. die Lösug is e is uf eie sle Fo (Rihug des Lösugseos e, e ih seie Läge. Bedigug fü gleihe Asiege: ode, wie ehupe: (I (II, (.w (.w, De Fü ds Eigewepolem gil: De ( ( ( Ds läss sih uh folgedemße sheie: p D p: pu de i A D: Deemie de i A ode F ( ( ; 6
5 Fll: 3 De liefe die Gleihug: F 3 ( p K D 3 Die eide Gleihuge F (, ( p K 33 D F 3 sid isesodee wihig ei de iliäslyse o - ud 3-Kompoeesyseme. Allgemeie Fll: fü ds Diffeeilgleihugssysem d A egi sih ds heisishe Polyom: F ( ehäl im llgemeie Fll Lösuge fü :,,...,. ez m i i die Gleihug A ei, d ehäl m fü jedes i eie dee Lösugseo ( i. i ( i is wege de Homogeiä uh mi slem Fo eie Lösug. is elieig wähl.. öglihei: i wid eie Kompoee elieig gewähl (z. B... öglihei: Nomieug de Veoe: ( i ( i A i ~ ( i ( i.. Wege des upeposiiospizips ehäl m ls llgemeie Lösug: ( ( i i i e Die feie Koeffiziee sid duh die Afgsediguge fesgeleg i i ( ( i i j 7
6 Ausfühlih: ( ( ( ( ( ( ( ( Ds is ei ihomogees liees lgeishes ysem zu Besimmug de Koeffiziee. j Eifhes Beispiel us de hemishe Reiosiei (.w moomoleule Reioe, liee Kiei: ;, os. ; { { { y A ioäe Zusd: ; Aweihuge om sioäe Zusd: ( ( ; fü ds homogee ysem gil d Lösugssz: e Eigewegleihug ( A I De De liefe ( (. Eigewee ; Beehug de Eigeeoe: 8
7 lso: ( (. ( ( : ( ( imme efüll: ( ( ( ( us ( folg: ( elieig ( ( (. ( ( ; ( ( fü ( ( ( ( 3 elieig. ( Die llgemeie Lösug lue: e e Zu Aleiug eie spezielle Lösug ehe wi die iuio: fü < (sedy se fü < Zuge o ei : ( ; ( Vegleih mi llg. Lösug liefe ; ( Die spezielle Lösug lue deshl: ( e ( ( e e Hie wude ousgesez, dss. Aus de spezielle Lösug läss sih e duh Gezüegg uh de Fll heleie. Wi seze ; κ 9
8 es folg fü die öuge ( e κ ( ( e e κ zw. ( e ( e κ κ Ewilug o i Tyloeihe: ( 3 3 κ κ κ e / / κ e... κ! 3! e κ κ ( e Fü Ds Aufee o -hägige Vofoe is ypish fü Fälle, wo die Eigewee gleih sid. Eug o Eigewee.
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