Probleme Curs 9
Probleme Curs 9
Probleme Curs 9
2. Rezolvati urm
atoarele sisteme dePecuatii diferentiale, cautand solutiile sub forma unor serii de
puteri x(t) = n0 an tn , y(t) = n0 bn tn :
P
(
x0 = 6x 4y
(a) , x(0) = 1, y(0) = 1
y 0 = 9x1 6y
(
x0 = 6x 4y + et
(b) , x(0) = 7, y(0) = 9
y 0 = 9x 6y
R
3. Exponentiala unei matrici. Fie A Mn ( ). Matricea
1 1 X 1
eA = In + A + A2 + . . . = An
1! 2! n0
n!
se numeste exponentiala matricei A. Se poate arata ca seria de mai sus este convergenta pentru
orice matrice A Mn ( ). R
(a) Aratati ca:
i. e0n = In .
R
ii. eA+B = eA eB daca A, B Mn ( ) si AB = BA.
R
iii. e este o matrice inversabila pentru orice A Mn ( ), si eA = eA .
A 1
iv. Functia R R
Mn ( ), t 7 eAt este derivabila, si (eAt )0 = AeAt = eAt A (n particular,
rezulta ca matricile A si eAt comuta).
(b) Se poate arata ca solutia generala a sistemului liniar omogen de ecuatii diferentiale
X 0 = AX (SO)
este
X(t) = eAt C unde C Rn
Rezulta ca M(t) = eAt este o matrice fundamentala de solutii. In particular, solutia
problemei Cauchy (
X 0 = AX
X(t0 ) = X0
este
X(t) = eA(tt0 ) X0
R
(c) Calculul matricei exponentiale. Fie A Mn ( ) o matrice care admite o descompunere de
R
tipul A = P D P 1 , unde P, D Mn ( ), P inversabila. Aratati ca
eAt = P eDt P 1
t
1 0 Dt e 1 0
i. Daca D = , verificati ca e = .
0 2 0 e 2 t
t
1 Dt e tet
ii. Daca D = , verificati ca e = .
0 0 et
at at
a b e cos bt e sin bt
iii. Daca D = , verificati ca eDt = .
b a eat sin bt eat cos bt
(d) Reluati exercitiul 1 folosind matricea exponentiala ca matrice fundamentala de solutii.