矩阵分析 (六) 矩阵的函数

简介: 矩阵分析 (六) 矩阵的函数

矩阵的微分和积分


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求导法则

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 第五个等式的证明如下:


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  最小二乘解也可以通过这种方式求出,对误差的平方求导数即可得到。


矩阵序列及矩阵级数


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不收敛的序列称之为发散序列。


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矩阵的级数

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矩阵的幂级数

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为矩阵A 的幂级数。

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矩阵函数


  • 矩阵函数定义


  这里利用方阵的幂级数来定义矩阵函数:

  在复变函数中,一些函数可以表达成无穷级数的和,即函数可以展开:


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利用这种展开可以定义矩阵函数:


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称之为矩阵A 的指数函数,而相应的幂级数的收敛半径为无穷大,所以对任何矩阵都收敛。


  • 计算矩阵函数

  这里介绍计算矩阵函数的最小多项式的方法


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定理6.6:设n 阶矩阵A 的最小多项式为m 次多项式:

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矩阵函数的性质


  这里讨论一下矩阵函数的一些性质:

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  1. 由欧拉公式容易得到:


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矩阵函数在微分方程组中的应用


  考虑一阶常系数非齐次方程组:

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线性系统的能控性与能观性


  能控性概念理解

  考虑一阶常系数非齐次方程组:

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如果能够通过输入控制输出,也就是控制F ( t ),使其最后的解能够可控,我们称这个系统是能控的。

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  可见,只要取恰当的u 使得上式等于0即可:

  通过观察,可取:


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当然这里假设了矩阵:


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 可逆。即这个矩阵可逆时系统能控。


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