差分方程的解法_第1页
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文档简介

1、第三节差分方程常用解法与性质分析精品资料1、常系数线性差分方程的解(8)方程 a0xn kalxnkl .akxn =b(n)jit 中 a0,al,.,ak为常数,称方程(8)为常系数线性方程。(9)又称方程 a0xn kalxn k j ak xn 0为方程(8)对应的齐次方程。n如果(9)有形如xn二九的解,带入方程中可得:kkj_(10)a0. 一 al 一- ak j/- - ak = 0称方程(10)为方程(8)、(9)的特征方程。显然,如果能求出(10)的根,则可以得到(9)的解 基本结果如下:(1) 若(10)有k个不同的实根,则(9)有通解: nnnxn = g1 c22 .

2、 , ck k(2) 若(10)有m重根入,则通解中有构成项:(g c2 n cm n)1 n(3)若(10)有一对单复根 儿=2中解析,有111f(z) =z(-)=-z 1 z 21 1zk 二 .j1)k1 j (-1)3八(-1)k(1-2k)z”12 kz0zkz0zk z0所以,xn=(-1)n-(-2)n3、二阶线性差分方程组xa b设z(n)jynn), a = (c d),形成向量方程组z(n 1) = az(n)(12)z(n 1) = anz(1)(13)(13)即为(12)的解为了具体求出解(13),需要求出an,这可以用高等代数的方法计算。常用的方法有:(1)如果a为

3、正规矩阵,则a必可相似于对角矩阵,对角线上的元素就是a的特征值,相似变换矩阵由 a的特征向量构成:a = pap, an = p ,an p,. z(n +1) = ( p an p)z(1) o(2)将a分解成a = 5/y,”为列向量,则有zan =( . /)n =.:.=(/ )n-.a从而,z(n 1) = anz=(/ )n.az(1)(3)或者将a相似于约旦标准形的形式,通过讨论 a的特征值的性态, 找出an的内在构造规律,进而分析解z(n)的变化规律,获得 它的基本性质。4、关于差分方程稳定性的几个结果(1) k阶常系数线性差分方程(8)的解稳定的充分必要条件 是它对应的特征方程(10)所有的 特征根九门;1,2.”满足41(2) 一阶非线性差分方程(14)xn 1 - f (xn)(14)的平衡点x由方程x=f(x)决定,将f(xn)在点x处展开为泰勒形式:(15)f(xn) = f/(x)(xn -x) f(x)f/(x)

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