diff --git a/sections/03_anwendung_auf_jnf.tex b/sections/03_anwendung_auf_jnf.tex index 789a4fc..aa42fa7 100644 --- a/sections/03_anwendung_auf_jnf.tex +++ b/sections/03_anwendung_auf_jnf.tex @@ -1,4 +1,5 @@ -Die gewonnenen Erkenntnisse können nun dazu genutzt werden, um Lösungen für homogene lineare Differentialgleichungssysteme zu finden. +Die gewonnenen Erkenntnisse können nun dazu genutzt werden, +um Lösungen für homogene lineare Differentialgleichungssysteme mit konstanten Koeffizienten zu finden. \subsection{Diagonale Matrizen}\label{subsec:03-01} Zunächst werden diagonale Matrizen $A = \diag\{a_1,\dots,a_n\}$ betrachtet. @@ -32,7 +33,7 @@ Mittels Matrixexponentialfunktion lässt sich die Lösung also durch angeben. \subsection{Diagonalisierbare Matrizen}\label{subsec:03-02} -Das Lösen eines~\ref{eq:dgls} mit einer diagonalisierbaren Koeffizientenmatrix $A$ kann auf den obigen Fall der~\nameref{subsec:03-01} +Das Lösen eines~\ref{eq:dgls}s mit einer diagonalisierbaren Koeffizientenmatrix $A$ kann auf den obigen Fall der~\nameref{subsec:03-01} zurückgeführt werden. Dazu wird $A$ durch eine Diagonalmatrix $L = \diag\{\lambda_1,\dots,\lambda_n\}$ aus den Eigenwerten $\lambda_i$ ($i = 1,\dots,n$) und durch die Matrix $V$ der zugehörigen Eigenvektoren mit @@ -65,7 +66,7 @@ dargestellt. V^{-1} \vec{y}'(x) = L V^{-1} \vec{y}(x). \end{gather*} umformen. - Durch Substitution von $\vec{u} = V^{-1} \vec{y}$ ergibt sich das~\ref{eq:dgls} + Durch Substitution von $\vec{u} = V^{-1} \vec{y}$ ergibt sich das~\ref{eq:cp} \begin{equation}\tag{$\triangle$}\label{eq:03-02-01} \vec{u}'(x) = L \vec{u}(x), \qquad \vec{u}_0 \coloneqq \vec{u}(x_0) = V^{-1} \vec{y}(x_0) = V^{-1} \vec{y}_0. \end{equation} @@ -119,7 +120,7 @@ Eine J\textc{ordan}-Normalform $J$ ist eine Blockdiagonalmatrix der Form & \ddots & \\ & & J_n \end{pmatrix}\\ - \intertext{mit J\textc{ordan}-Kästchen} + \intertext{mit J\textc{ordan}-Block} J_i = \begin{pmatrix} \lambda & 1 & & \\ & \lambda & \ddots & \\ @@ -140,7 +141,7 @@ dass die gewonnenen Erkenntnisse aus~\autoref{subsec:03-02} anwendbar sein könn & & A_n \end{pmatrix}, \end{equation*} - mit quadratische Matrizen $A_1, \dots, A_n \in \RR^{d \times d}$. + mit quadratischen Matrizen $A_1, \dots, A_n \in \RR^{d \times d}$. Dann gilt \begin{equation*} \e^A = \begin{pmatrix} @@ -164,11 +165,11 @@ dass die gewonnenen Erkenntnisse aus~\autoref{subsec:03-02} anwendbar sein könn \begin{alignat*}{2} \e^A &= \sum^\infty_{k=0} \frac{A^k}{k!} - &&= \sum^\infty_{k=0} + &&= \sum^\infty_{k=0} \frac{1}{k!} \begin{pmatrix} - \frac{A^k_1}{k!} & & \\ - & \ddots & \\ - & & \frac{A^k_n}{k!} + A^k_1 & & \\ + & \ddots & \\ + & & A^k_n \end{pmatrix}\\ &= \sum^\infty_{k=0} \begin{pmatrix} @@ -195,7 +196,7 @@ Es ergeben sich also Lösungen eines gegebenen~\hyperref[eq:cp]{C\textc{auchy}-P \end{equation*} Zudem zeigt~\hyperref[thm:blockdiag-exp]{Lemma~\ref*{thm:blockdiag-exp}}, dass sich die Berechnung von $\e^J$ auf die einzelnen $\e^{J_i}$ für $i = 1,\dots,n$ reduzieren lässt.\\ -Ein J\textc{ordan}-Kästchen $J_i$ lässt sich weiter zerlegen zu +Ein J\textc{ordan}-Block $J_i$ lässt sich weiter zerlegen zu \begin{equation*} J_i = \begin{pmatrix} \lambda & 1 & & \\