几类矩阵差分方程的解研究

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差分方程适合解释和讨论离散型变量的许多实际问题,它在数值计算、组合计数、线性系统分析等方面有着广泛应用。在数值计算方面,将连续变量离散化,变连续型微分方程为离散型差分方程,是数值求解大量微分方程的重要方法。对于多整标函数构成的差分方程组,利用矩阵形式表示尤为简便,而且便于讨论其求解方法。本文主要讨论几类矩阵差分方程的通解及其渐近稳定性问题。具体内容有:(1)利用迭代法,研究了一阶线性矩阵差分方程Xn+1=AXn及Xn+1=AXn+R的通解表示,以及刻划了Xn+1=AXn的解渐近稳定的一些充分条件,并给出通解的计算方法(其中A∈Cm×m,Xn,R∈Cm×p,{Xn}为整标矩阵函数序列)。(2)利用二次特征矩阵和二次特征多项式,研究了二阶线性齐次矩阵差分方程Xn+2-BXn+1-AXN=O的通解表示,以及刻划解渐近稳定的一些充分条件,并给出通解的计算方法(其中,B,A,Xn∈Rm×m{Xn}为整标矩阵函数序列)。(3)运用次特征矩阵和次特征多项式的解,研究了阶线性齐次矩阵差分方程Xn+k+Ak-1Xn+k-1+…+A1Xn+1+AOXn=O的通解表示,以及刻划解渐近稳定的一些充分条件(其中Ai(i=0,1,…,k-1),Xn∈Cm×m{Xn}为整标矩阵函数序列)。(4)利用矩阵的Jordan分解、友矩阵为工具,讨论了一元n次矩阵方程Ann+An-1Tn-1+…+A1T+A0=0的求解方法(其中A0,A1,…,An∈Cm×m,为已知矩阵,T∈Cm×m为待求矩阵)。(5)讨论了如下二元线性矩阵差分方程在一定条件下的通解表示X(t,s)=BX(t,s-1)+CX(t-1,s)+DX(t-1,s-1)+E(t,s),其中X (t,s)是待求的关于t,s的二元矩阵函数序列,B,C,D是常数矩阵,是已知的二元矩阵函数。
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