Пресс-релиз популярных книг
.
Авторы: 111 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
Книги: 164 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
На сайте 111 авторов, 92 книг, 72 статей, 5913 глав.
2.3 Recurrence relations
DEFINITION 2.3.1 (The identity matrix) The n £ n matrix In =
[±ij ], de¯ned by ±ij = 1 if i = j; ±ij = 0 if i 6= j, is called the n £ n identity
matrix of order n. In other words, the columns of the identity matrix of
order n are the unit vectors E1; ¢ ¢ ¢ ;En, respectively.
For example, I2 =
·
1 0
0 1
¸
.
THEOREM 2.3.1 If A is m £ n, then ImA = A = AIn.
DEFINITION 2.3.2 (k{th power of a matrix) If A is an n£n matrix,
we de¯ne Ak recursively as follows: A0 = In and Ak+1 = AkA for k ¸ 0.
For example A1 = A0A = InA = A and hence A2 = A1A = AA.
The usual index laws hold provided AB = BA:
1. AmAn = Am+n, (Am)n = Amn;
2. (AB)n = AnBn;
3. AmBn = BnAm;
4. (A + B)2 = A2 + 2AB + B2;
5. (A + B)n =
Xn
i=0
¡n
i
¢
AiBn¡i;
6. (A + B)(A ¡ B) = A2 ¡ B2.
We now state a basic property of the natural numbers.
AXIOM 2.3.1 (PRINCIPLE OF MATHEMATICAL INDUCTION)
If for each n ¸ 1; Pn denotes a mathematical statement and
(i) P1 is true,
32 CHAPTER 2. MATRICES
(ii) the truth of Pn implies that of Pn+1 for each n ¸ 1,
then Pn is true for all n ¸ 1.
EXAMPLE 2.3.1 Let A =
·
7 4
¡9 ¡5
¸
: Prove that
An =
·
1 + 6n 4n
¡9n 1 ¡ 6n
¸
if n ¸ 1:
Solution. We use the principle of mathematical induction.
Take Pn to be the statement
An =
·
1 + 6n 4n
¡9n 1 ¡ 6n
¸
:
Then P1 asserts that
A1 =
·
1 + 6 £ 1 4 £ 1
¡9 £ 1 1 ¡ 6 £ 1
¸
=
·
7 4
¡9 ¡5
¸
;
which is true. Now let n ¸ 1 and assume that Pn is true. We have to deduce
that
An+1 =
·
1 + 6(n + 1) 4(n + 1)
¡9(n + 1) 1 ¡ 6(n + 1)
¸
=
·
7 + 6n 4n + 4
¡9n ¡ 9 ¡5 ¡ 6n
¸
:
Now
An+1 = AnA
=
·
1 + 6n 4n
¡9n 1 ¡ 6n
¸ ·
7 4
¡9 ¡5
¸
=
·
(1 + 6n)7 + (4n)(¡9) (1 + 6n)4 + (4n)(¡5)
(¡9n)7 + (1 ¡ 6n)(¡9) (¡9n)4 + (1 ¡ 6n)(¡5)
¸
=
·
7 + 6n 4n + 4
¡9n ¡ 9 ¡5 ¡ 6n
¸
;
and \the induction goes through".
The last example has an application to the solution of a system of re-
currence relations:
2.4. PROBLEMS 33
EXAMPLE 2.3.2 The following system of recurrence relations holds for
all n ¸ 0:
xn+1 = 7xn + 4yn
yn+1 = ¡9xn ¡ 5yn:
Solve the system for xn and yn in terms of x0 and y0.
Solution. Combine the above equations into a single matrix equation
·
xn+1
yn+1
¸
=
·
7 4
¡9 ¡5
¸ ·
xn
yn
¸
;
or Xn+1 = AXn, where A =
·
7 4
¡9 ¡5
¸
and Xn =
·
xn
yn
¸
.
We see that
X1 = AX0
X2 = AX1 = A(AX0) = A2X0
...
Xn = AnX0:
(The truth of the equation Xn = AnX0 for n ¸ 1, strictly speaking
follows by mathematical induction; however for simple cases such as the
above, it is customary to omit the strict proof and supply instead a few
lines of motivation for the inductive statement.)
Hence the previous example gives
·
xn
yn
¸
= Xn =
·
1 + 6n 4n
¡9n 1 ¡ 6n
¸ ·
x0
y0
¸
=
·
(1 + 6n)x0 + (4n)y0
(¡9n)x0 + (1 ¡ 6n)y0
¸
;
and hence xn = (1+6n)x0+4ny0 and yn = (¡9n)x0+(1¡6n)y0, for n ¸ 1.
Популярные книги
- Старинные занимательные задачи
- Медоносные растения
- Математика Древнего Китая
- Algebratic geometry
- Workbook in Higher Algebra
- Mathematics and art
- Finite element analysis
- Пчеловодство
- Fields and galois theory
- Black Holes
Популярные статьи
- Higher-Order Finite Element Methods
- Электровакуумные приборы
- Riemann zeta functionS
- Универсальная открытая архитектурно-строительная система зданий серии Б1.020.1-71
- Complex Analysis 2002-2003
- Пример расчета прочности елементов, стыков и узлов несущего каркаса здания
- Составы, вещества и материалы для огнезащитыметаллических консрукций и изделий
- CMOS Technology
- Рекомендации по расчету и конструированию сборных железобетонных колонн каркасов зданий серии Б1.020.1-7 с плоскими стыками ВИНСТ
- Советы старого пчеловода