Fix: minor fixes in chapter 3
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86b442d42c
@ -112,7 +112,7 @@ dargestellt.
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\end{equation*}
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\subsection{Nicht-diagonalisierbare Matrizen}\label{subsec:03-03}
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Jede Matrix $A$ lässt sich auf eine \emph{J\textc{ordan}-Normalform} $J = V^{-1} A V$ bringen.
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Jede Matrix $A$ lässt sich auf eine \emph{J\textc{ordan}-Normalform} $J = V^{-1} L V$ bringen.
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Eine J\textc{ordan}-Normalform $J$ ist eine Blockdiagonalmatrix der Form
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\begin{gather*}
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J = \begin{pmatrix}
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@ -122,10 +122,10 @@ Eine J\textc{ordan}-Normalform $J$ ist eine Blockdiagonalmatrix der Form
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\end{pmatrix}\\
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\intertext{mit J\textc{ordan}-Block}
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J_i = \begin{pmatrix}
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\lambda & 1 & & \\
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& \lambda & \ddots & \\
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\lambda_i & 1 & & \\
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& \lambda_i & \ddots & \\
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& & \ddots & 1 \\
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& & & \lambda
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& & & \lambda_i
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\end{pmatrix}
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\qquad (i = 1,\dots,n).
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\end{gather*}
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@ -199,33 +199,33 @@ dass sich die Berechnung von $\e^J$ auf die einzelnen $\e^{J_i}$ für $i = 1,\do
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Ein J\textc{ordan}-Block $J_i$ lässt sich weiter zerlegen zu
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\begin{equation*}
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J_i = \begin{pmatrix}
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\lambda & 1 & & \\
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& \lambda & \ddots & \\
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\lambda_i & 1 & & \\
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& \lambda_i & \ddots & \\
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& & \ddots & 1 \\
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& & & \lambda
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& & & \lambda_i
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\end{pmatrix}
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= \underbrace{\begin{pmatrix}
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\lambda & & \\
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& \ddots & \\
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& & \lambda
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\end{pmatrix}}_{= L}
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\end{pmatrix}}_{= L_i}
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+ \underbrace{\begin{pmatrix}
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0 & 1 & & \\
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& 0 & \ddots & \\
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& & \ddots & 1 \\
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& & & 0
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\end{pmatrix}}_{\eqqcolon N}
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= L + N.
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= L_i + N.
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\end{equation*}
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Dabei ist $N$ eine \emph{nilpotente} Matrix, d.h.\ es existiert ein $l \in \NN$ so, dass $N^l = 0$.
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Zudem kommutieren die Matrizen $L$ und $N$, da
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Zudem kommutieren die Matrizen $L_i$ und $N$, da
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\begin{gather*}
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L N = (\lambda E) N = \lambda (EN) = \lambda (NE) = N (\lambda E) = N L,\\
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L_i N = (\lambda_i E) N = \lambda (EN) = \lambda (NE) = N (\lambda_i E) = N L_i,\\
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\intertext{weshalb}
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\e^{L + N} = \e^L \e^N
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\e^{L_i + N} = \e^{L_i} \e^N
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\end{gather*}
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gilt.
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Da $L$ eine Diagonalmatrix ist, ist die Lösung von $\e^L$ bereits aus~\autoref{subsec:03-01} bekannt.
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Da $L_i$ eine Diagonalmatrix ist, ist die Lösung von $\e^L$ bereits aus~\autoref{subsec:03-01} bekannt.
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Für $N$ als nilpotente Matrix ergibt sich zudem eine endliche Summe bei der Berechnung von $\e^N$,
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da ab einem $l \in \NN$ gilt, dass $N^l = N^{l+1} = \dots = 0$, d.h.
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\begin{align*}
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@ -255,11 +255,11 @@ da ab einem $l \in \NN$ gilt, dass $N^l = N^{l+1} = \dots = 0$, d.h.
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\end{align*}
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Werden nun alle Erkenntnisse kombiniert, gilt für $\e^{J_i t}$ schließlich
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\begin{align*}
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\e^{J_i t} &= \e^{(L + N) t} = \e^{Lt + Nt} = \e^{Lt} \e^{Nt}\\
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\e^{J_i t} &= \e^{(L_i + N) t} = \e^{L_i t + Nt} = \e^{L_i t} \e^{Nt}\\
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&= \begin{pmatrix}
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\e^{\lambda t} & & \\
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\e^{\lambda_i t} & & \\
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& \ddots & \\
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& & \e^{\lambda t}
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& & \e^{\lambda_i t}
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\end{pmatrix}
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\begin{pmatrix}
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1 & t & \frac{t^2}{2} & \frac{t^3}{3!} & \dots & \frac{t^{l-1}}{(l-1)!}\\
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