- •1)Линейные операторы. Матрица. Свойства.
- •2) Подобные матрицы. Матрица перехода.
- •7)Метод Ньютона
- •3)Собственные значения и собственные векторы оператора.
- •4)Симметрические операторы.
- •5)Формула Кардана.
- •6)Границы корней. Теорема Штурма.
- •8)Метод деления отрезка.
- •12.Многочлены Лежандра
- •11. Ортогональные преобразования (операторы)
- •10)Метод ортогонализации базиса.
3)Собственные значения и собственные векторы оператора.
Число
называется
собственным значением оператора f,
соответствующим этому собственному
вектору. Если в некотором базисе
оператор f имеет
матрицу А и
в том же базисе вектор
имеет
координатный столбец X,
то
или
Собственные
числа
линейного
оператора
-
корни характеристического уравнения
,
где
-
матрица оператора f,
-
символ Кронекера. Для каждого собственного
значения
соответствующие
собственные векторы могут быть найдены
из матричного уравнения
или
соответствующей ему системы линейных
уравнений
Ненулевой
вектор
называется
собственным вектором линейного
оператора
,
если
(
для
комплексного
),
такое, что ![]()
4)Симметрические операторы.
Линейный
оператор
называется
симметрическим, если для любых
векторов
выполняется
.
Перечислим
основные свойства симметрического
линейного оператора:
1. Линейный
оператор является симметрическим тогда
и только тогда, когда его матрица в
любом базисе симметрична.
2.
Собственные векторы симметрического
линейного оператора, соответствующие
различным собственным значениям,
ортогональны.
3.Всякому собственному
числу кратности k симметрического
оператора соответствует линейно
независимая система из k собственных
векторов.
4.Для всякого симметрического
линейного оператора существует базис
в пространстве
,
состоящий из его собственных векторов.
5)Формула Кардана.
Формула
Кардана —
формула для нахождения корней кубического
уравнения вида
над
полемкомплексных
чисел.
К
такому виду может быть приведено любое
кубическое уравнение
при помощи следующей замены:
![]()
![]()
![]()
Формула Кардана имеет вид:
где
![]()
6)Границы корней. Теорема Штурма.
Для
многочлена ![]()
1)
верхняя граница модулей корней -
число
где![]()
2)
верхняя граница положительных корней
- число
где
B -
наибольшее число из модулей отрицательных
коэффициентов; k -
номер первого из отрицательных
коэффициентов;
3)
нижняя граница положительных корней
- число
где
-
верхняя граница положительных корней
многочлена![]()
4)
верхняя граница отрицательных корней
- число -
где
-
верхняя граница положительных корней
многочлена![]()
5)
нижняя граница отрицательных корней
- число -
где
-
верхняя граница положительных корней
многочлена![]()
Теорема Штурма: Если действительные числа a и b,a<b,не являются корнями многочлена f(x),не имеющего кратных корней, тоW(a)>=W(b) и разность W(a)-W(b) равна числу действительных корней многочлена f(x) заключенных между a и b.
8)Метод деления отрезка.
Пусть дано уравнение f(x)=0, функция f(x) непрерывна на интервале [a,b]. Условие f(a) f(b)<0 указывает тогда на наличие хотя бы одного корня на этом отрезке.
Поделим отрезок [a,b] пополам точкой c, координата которой c=(a+b)/2 и вычислим значение функции f(c).
После исключения правой или левой половины отрезка продолжают деление пополам до тех пор, пока длина оставшегося интервала [a, b] не станет меньше некоторой заданной малой величины , т.е. b-a < , и тогда любое значение аргумента из отрезка [a, b] можно считать корнем с погрешностью . Обычно принимают в качестве корня середину отрезка.
