特征方程
微分方程的特征方程怎么求
微分方程的特征方程怎么求
微分方程的特征方程是基于微分方程的线性组合形式得到的方程，常见于常微分方程和偏微分方程中。
求解特征方程可以得到微分方程的解，具体方法如下：
1. 将微分方程的形式写成标准形式，即去掉所有常数项，并将高阶导数写成一阶导数的形式。
2. 假设微分方程的解具有指数形式，即 y = e^(rx)。
3. 将假设的指数解代入微分方程中，得到一个关于 r 的多项式方程，即特征方程。
4. 解特征方程，得到 r 的解，这些解即为微分方程的解。
需要注意的是，特征方程的求解与微分方程的具体形式有关，不同类型的微分方程对应的特征方程求解方法也不同。
因此，需要对不同类型的微分方程，按照特定的规律求解特征方程。
特征方程法
采用数学归纳法可以求解这一问题，然而这样做太过繁琐，而且在猜想通项公式中容易出错，本文提出一种易于被学生掌握的解法——特征方程法：针对问题中的递推关系式作出一个方程称之为特征方程；借助这个特征方程的根快速求解通项公式.下面以定理形式进行阐述.定理1设上述递推关系式的特征方程的根为，则当时，为常数列，即，其中是以为公比的等比数列，即.证明：因为由特征方程得作换元则当时，，数列是以为公比的等比数列，故当时，，为0数列，故（证毕）定理2如果数列满足下列条件：已知的值且对于，都有（其中p、q、r、h均为常数，且），那么，可作特征方程.（1）当特征方程有两个相同的根（称作特征根）时，若则若，则其中特别地，当存在使时，无穷数列不存在.（2）当特征方程有两个相异的根、（称作特征根）时，则，其中证明：先证明定理的第（1）部分.作交换则①∵是特征方程的根，∴将该式代入①式得②将代入特征方程可整理得这与已知条件矛盾.故特征方程的根于是③当，即=时，由②式得故当即时，由②、③两式可得此时可对②式作如下变化：④由是方程的两个相同的根可以求得∴将此式代入④式得令则故数列是以为公差的等差数列.∴其中当时，当存在使时，无意义.故此时，无穷数列是不存在的.再证明定理的第（2）部分如下：∵特征方程有两个相异的根、，∴其中必有一个特征根不等于，不妨令于是可作变换故，将代入再整理得⑤由第（1）部分的证明过程知不是特征方程的根，故故所以由⑤式可得：⑥∵特征方程有两个相异根、方程有两个相异根、，而方程与方程又是同解方程.∴将上两式代入⑥式得当即时，数列是等比数列，公比为.此时对于都有当即时，上式也成立.由且可知所以(证毕)注：当时,会退化为常数;当时,可化归为较易解的递推关系,在此不再赘述.Welcome To Download !!!欢迎您的下载，资料仅供参考！。
特征方程求特征根
特征方程求特征根
特征方程是数学中的一个重要概念，它在解析几何、微积分、线性代数等领域都有广泛的应用。
特征方程用来求解矩阵的特征值，是一个重要的数学工具。
特征方程的求解过程可以通过寻找矩阵的特征根来完成。
特征根是特征方程的根，它代表着矩阵变换中的特殊点，可以帮助我们理解矩阵的性质和行为。
特征方程的求解可以分为几个步骤。
首先，我们需要将矩阵表示成一个方程的形式，这个方程就是特征方程。
然后，我们可以通过求解特征方程来得到特征根。
特征根的个数等于矩阵的阶数，每个特征根都对应着一个特征向量。
特征向量是与特征根相对应的向量，它在矩阵变换中保持方向不变，只发生伸缩的变化。
特征向量可以帮助我们理解矩阵变换的方向性和变化程度。
特征方程和特征根的求解在实际问题中有着广泛的应用。
例如，在机械工程中，特征方程可以用来求解结构的固有振动频率；在电力系统中，特征方程可以用来求解电路的稳定性；在经济学中，特征方程可以用来求解经济模型的稳定性等等。
通过特征方程求解特征根，可以帮助我们更好地理解矩阵的性质和行为，从而在实际问题中得到更准确的结果。
特征方程的求解过程
可能有些复杂，但掌握了这个方法，我们就可以在数学和工程领域中更加自如地应用矩阵的理论和方法，为解决实际问题提供有效的工具和思路。
特征方程
故 c n 1
c n1
a n ( p 1 r ) q 1 h ,n N an ( p 2 r ) q 2 h
由第（1）部分的证明过程知 x
p p p 不是特征方程的根，故 1 , 2 . r r r
故 p 1 r 0, p 2 r 0. 所以由⑤式可得：
;
1 3
1 3 x 2, 则x 0 . 3 2 3 11 1 当 a1 4 时 ， a1 x 0 , b1 a1 . 数 列 {bn } 是 以 为 公 比 的 等 比 数 列 . 于 是 2 2 3 1 11 1 3 3 11 1 bn b1 ( ) n 1 ( ) n 1 , a n bn ( ) n1 , n N. 3 2 3 2 2 2 3
c n1
q 1h p 1r p 1r ,n N q 2 h p 2 r an p 2 r an
⑥
— 3—
∵特征方程 x
px q 有两个相异根 1 、 2 方程 rx 2 x( h p ) q 0 有两个相异根 1 、 2 ，而方程 rx h
a n 1 且 1 2 可知 c n 1, n N. an 2
所以 a n
2 c n 1 , n N. (证毕) cn 1
pa n q pa n q 会退化为常数;当 r 0 时, a n 1 可化归为较易解的递推关系,在此不再 ra n h ra n h
特征方程法求解递推关系中的数列通项 考虑一个简单的线性递推问题. a1=b 设已知数列 {a n } 的项满足 an+1=can+d 其中 c 0, c 1, 求这个数列的通项公式. 采用数学归纳法可以求解这一问题，然而这样做太过繁琐，而且在猜想通项公式中容易出错，本文提出一种 易于被学生掌握的解法——特征方程法：针对问题中的递推关系式作出一个方程 x cx d , 称之为特征方程； 借助这个特征方程的根快速求解通项公式.下面以定理形式进行阐述. 定 理 1. 设 上 述 递 推 关 系 式 的 特 征 方 程 的 根 为 x0 ， 则 当 x0 a1 时 ， a n 为 常 数 列 ， 即
矩阵特征方程
矩阵特征方程
矩阵的特征方程式是：A * x = lamda * x
矩阵实际可以看作一个变换，方程左边就是把向量x变到另一个位置而已；右边就是把向量x作了一个拉伸，拉伸量是lamda。
它表达了矩阵A的一个特性就是这个矩阵可以把向量x拉长（或缩短）lamda倍。
任意给定一个矩阵A，并不是对所有的x它都能拉长（缩短）。
凡是能被A拉长（缩短）的向量称为A的特征向量(Eigenvector)；拉长（缩短）量就为这个特征向量对应的特征值（Eigenvalue）。
注意：特征向量是一类向量，因为任意一个特征向量随便乘以一个标量结果肯定也满足以上方程，当然这两个向量都可以看成是同一个特征向量，而且它们也都对应同一个特征值。
如果特征值是负数，那说明了矩阵不但把向量拉长（缩短）了，而且让向量指向了相反的方向。
求特征方程的根公式(一)
求特征方程的根公式(一)求特征方程的根公式什么是特征方程？特征方程是线性代数中一个重要的概念，用于求解矩阵的特征根。
特征方程通常形如 det (A −λI )=0，其中 A 是一个矩阵，λ 是待求的特征值，I 是单位矩阵。
特征方程的根公式特征方程的根公式根据矩阵的维度和特殊性质而有所不同。
下面列举了几种常见的特征方程根公式：1. 一维矩阵特征方程根公式对于一个 1×1 的矩阵 A =[a ]，它的特征方程为 det (A −λI )=0。
根据特征方程的定义，我们有 a −λ=0，解得 λ=a 。
因此，对于一维矩阵，特征值就等于矩阵中唯一的元素值。
2. 二维矩阵特征方程根公式对于一个 2×2 的矩阵 A =[a b c d]，它的特征方程为 det (A −λI )=0。
根据特征方程的定义，我们有 (a −λ)(d −λ)−bc =0，展开得到 λ2−(a +d )λ+(ad −bc )=0。
这是一个二次方程，可以使用求根公式解得特征值 λ1 和 λ2。
3. 三维矩阵特征方程根公式对于一个3×3的矩阵A=[a b c d e fgℎi]，它的特征方程为det(A−λI)=0。
根据特征方程的定义，我们有 [ ] 这是一个三次方程，可以使用求根公式解得特征值λ1，λ2和λ3。
示例解释假设我们有一个矩阵A=[2−143]，我们想要求解其特征值。
根据特征方程的根公式，我们可以得到特征方程为(2−λ)(3−λ=0，展开得到λ2−λ−2=0。
解这个二次方程，我们得到两个特征值λ1=2和λ2=−1。
这意味着矩阵A的两个特征值分别为2和−1。
特征值可以提供关于矩阵变换的重要信息，例如特征向量的方向和放缩倍数。
总结一下，特征方程的根公式提供了一种求解矩阵特征值的方法。
只要根据矩阵的维度和特殊性质，使用适当的公式就可以求解特征值。
特征值对于理解矩阵变换的性质非常重要，在许多应用中具有广泛的应用。
特征方程特征根
特征方程特征根
特征方程特征根是线性代数中一个重要的概念，它在矩阵的谱分析和特征值问题中发挥着重要作用。
特征方程是一个关于未知量λ的方程，它的解称为特征根，它的形式通常为|A-λE|=0，其中A是n阶矩阵，E是n阶单位矩阵。
特征根可以用来求解矩阵的特征向量，从而得到矩阵的谱分解。
谱分解是一种将矩阵分解为特征向量和特征值的方法，它在许多应用中都有重要的作用，如图像处理、傅里叶分析、信号处理等。
特征方程和特征根还有许多重要的性质和定理，如特征根的代数重数和几何重数相等定理、矩阵可对角化的充要条件等，这些定理和性质也是线性代数中不可或缺的部分。
总之，特征方程和特征根是线性代数中一个重要的概念，它在矩阵的谱分析和特征值问题中具有重要作用，熟练掌握这些概念和定理对于深入理解线性代数的内容有很大帮助。
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特征方程的根与通解的关系表
特征方程的根与通解的关系表（最新版）目录1.引言2.特征方程的定义与性质3.特征方程的根与通解的关系4.结论正文1.引言在数学领域，特征方程是一个重要的研究对象。
特征方程的根与通解的关系表是研究特征方程的重要工具，它可以帮助我们更好地理解和解决特征方程的相关问题。
本文将介绍特征方程的根与通解的关系表，并探讨它们之间的关系。
2.特征方程的定义与性质特征方程是微分方程的一个重要概念，它是描述微分方程解的性质的一种方程。
特征方程的解称为特征根，特征根的个数称为特征次数。
特征方程的形式通常为：a_n*x^n + a_{n-1}*x^(n-1) +...+ a_1*x + a_0 = 0，其中 a_n, a_{n-1},..., a_1, a_0 为常数，n 为特征次数。
特征方程具有以下性质：(1) 特征方程的根是微分方程的解；(2) 特征方程的根满足线性无关性；(3) 特征方程的根满足特征方程的齐次线性微分方程。
3.特征方程的根与通解的关系特征方程的根与通解的关系可以通过特征方程的通解公式表示。
设特征方程为 a_n*x^n + a_{n-1}*x^(n-1) +...+ a_1*x + a_0 = 0，其通解为 X(x)，则有：X(x) = c_1*e^(λ_1*x) + c_2*e^(λ_2*x) +...+ c_n*e^(λ_n*x) 其中，c_1, c_2,..., c_n 为任意常数，λ_1, λ_2,..., λ_n 为特征方程的根。
从上式可以看出，特征方程的根与通解的关系密切相关。
特征方程的每个根都对应通解中的一个指数，而通解中的系数则表示该根的阶数。
因此，研究特征方程的根与通解的关系有助于更好地理解和解决特征方程的相关问题。
4.结论总之，特征方程的根与通解的关系表是研究特征方程的重要工具。
通过探讨特征方程的根与通解的关系，我们可以更好地理解特征方程的性质，从而更好地解决相关问题。
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递推数列特征方程的发现一、问题的提出递推(迭代)是中学数学中一个非常重要的概念和方法，递推数列问题能力要求高，内在联系密切，蕴含着不少精妙的数学思想和方法。
在递推数列中占有重要一席的斐波那契数列，又称兔子数列，是学生非常乐意探讨的递推问题，许多学生都会不约而同地向教师提出，这个数列有通项公式吗？如有，怎样求它的通项公式？笔者就曾碰到过一位喜爱钻研的学生，带着参考书上的解法而向我请教：已知斐波那契数列,3,2(,11121=+===-+n a a a a a n n n …)，求通项公式n a 。
参考书上的解法是这样的：解 此数列对应特征方程为12+=x x 即012=--x x ，解得251±=x ， 设此数列的通项公式为nn n c c a )251()251(21-++=， 由初始条件121==a a 可知，⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-++=-++1)251()251(1251251222121c c c c ，解之得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==515121c c ， 所以⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=n n n a )251(251(55）。
这位学生坦率地表示，尽管参考书上介绍了利用特征方程求通项公式的一些结论，用上述方法得到的通项公式也是正确的，但他还是“看不懂”。
换句话说，这种解法的依据是什么？特征方程是怎样来的？我虽然深知这是特征方程惹的祸，但由于现行教材只字未提特征方程，我也从未在课堂上作过补充，如果将有关利用特征方程求递推数列通项的一些结论直接呈现出来，或者以“高考不作要求”为由来搪塞，学生是难以接受的，也是不负责任的。
面对一头雾水的数学尖子，我在充分肯定其善于思考、勇于探索的可贵品质的同时，也在苦苦寻觅解答这一问题的良策。
其后不久，一次偶然的数学探究活动，竟使这一长期困惑我们教学活动的尴尬问题迎刃而解。
二、研究与探索问题的解决源于对一阶线性递推数列通项公式的探求：若数列{}n a 满足),1(,11≠+==+c d ca a b a n n 其通项公式的求法一般采用如下的参数法，将递推数列转化为等比数列：设t c ca a t a c t a n n n n )1(),(11-+=+=+++则 ， 令d t c =-)1(，即1-=c dt ，当1≠c 时可得 )1(11-+=-++c da c c d a n n ，知数列⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+1c d a n 是以c 为公比的等比数列， 11)1(1--+=-+∴n n c c d a c d a 将b a =1代入并整理，得()11---+=-c dc bd bc a n n n .将上述参数法类比到二阶线性递推数列,11-++=n n n qa pa a 能得到什么结论？ 仿上，我们来探求数列{}n n ta a ++1的特征： 不妨设)(11-++=+n n n n ta a s ta a ， 则11)(-++-=n n n sta a t s a , 令⎩⎨⎧==-qst pt s ①（1） 若方程组①有两组不同的实数解),(),,(2211t s t s ,则)(11111-++=+n n n n a t a s a t a ,)(12221-++=+n n n n a t a s a t a ,即{}n n a t a 11++、{}n n a t a 21++分别是公比为1s 、2s 的等比数列， 由等比数列性质可得1111211)(-++=+n n n s a t a a t a , 1212221)(1-++=+n n n s a t a a t a ,∵,21t t ≠由上两式消去1+n a 可得()()()nn n s t t s a t a s t t s a t a a 22121221211112..-+--+=.（2） 若方程组①有两组相等的解⎩⎨⎧==2121t t s s ，易证此时11s t -=，则())(2112111111---++=+=+n n n n n n a t a s a t a s a t a =…)(11211a t a s n +=-，211121111s a s a s a s a nn n n -=-∴++,即⎭⎬⎫⎩⎨⎧n n s a 1是等差数列， 由等差数列性质可知()21112111.1s a s a n s a s a nn --+=， 所以n n s n s a s a s a s a s a a 1211122111211.⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=．（限于学生知识水平，若方程组①有一对共轭虚根的情况略）这样，我们通过参数方法，将递推数列转化为等比（差）数列，从而求得二阶线性递推数列的通项，若将方程组①消去t 即得02=--q ps s ，显然1s 、2s 就是方程q px x +=2的两根，我们不妨称此方程为二阶线性递推数列11-++=n n n qa pa a 的特征方程，于是我们就得到了散见于各种数学参考资料的如下结论：设递推公式为,11-++=n n n qa pa a 其特征方程为022=--+=q px x q px x 即， 1、 若方程有两相异根1s 、2s ，则n nn s c s c a 2211+=； 2、 若方程有两等根21s s =，则nn s nc c a 121)(+=.其中1c 、2c 可由初始条件确定。
这正是特征方程法求递推数列通项公式的根源所在，令1==q p ，就可求得斐波那契数列的通项，真是“踏破铁蹄无觅处，得来全不费工夫”！将上述方法继续类比到分式线性递推数列da c ba a a n n n +⋅+⋅=+1（0,,,,≠∈c R d cb a ），看看又会有什么发现？仿照前面方法，等式两边同加参数t ，则da c ct a dtb a ct a t d ac b a a t a n n n n n +⋅++++=++⋅+⋅=++)(1 ② 令cta dtb t ++=，即 0)(2=--+b t d a ct ③ 记此方程的两根为21,t t ，（1） 若21t t ≠，将21,t t 分别代入②式可得 da c t a ct a t a n n n +⋅++=++1111)(da c t a ct a t a n n n +⋅++=++2221)(以上两式相除得21212111t a t a ct a ct a t a t a n n n n ++⋅++=++++，于是得到⎭⎬⎫⎩⎨⎧++21t a t a n n 为等比数列，其公比为21ct a ct a ++， 数列{}n a 的通项n a 可由121211121)(-++⋅++=++n n n ct a ct a t a t a t a t a 求得；（2）若21t t =，将1t t =代入②式可得da c t a ct a t a n n n +⋅++=++1111)(,考虑到上式结构特点，两边取倒数得111111)(11t a ct d t a c ct a t a n n n +-++⋅+=++ ④由于21t t =时方程③的两根满足cda t --=12，∴11ct d ct a -=+ 于是④式可变形为111111t a ct a c t a n n +++=++∴⎭⎬⎫⎩⎨⎧+11t a n 为等差数列，其公差为1ct a c +， 数列{}n a 的通项n a 可由1111)1(11ct a cn t a t a n +⋅-++=+求得．这样，利用上述方法，我们可以把分式线性递推数列转化为等比数列或等差数列，从而求得其通项。
如果我们引入分式线性递推数列da c ba a a n n n +⋅+⋅=+1（0,,,,≠∈c R d cb a ）的特征方程为dcx b ax x ++=，即0)(2=--+b x a d cx ，此特征方程的两根恰好是方程③两根的相反数，于是我们又有如下结论：分式线性递推数列d a c b a a a n n n +⋅+⋅=+1（0,,,,≠∈c R d c b a ），其特征方程为dcx bax x ++=，即0)(2=--+b x a d cx ，1、若方程有两相异根1s 、2s ，则⎭⎬⎫⎩⎨⎧--21s a s a nn 成等比数列，其公比为21cs a cs a --； 2、若方程有两等根21s s =，则⎭⎬⎫⎩⎨⎧-11s a n 成等差数列，其公差为1cs a c -. 值得指出的是，上述结论在求相应数列通项公式时固然有用，但将递推数列转化为等比（等差）数列的思想方法更为重要。
如对于其它形式的递推数列，我们也可借鉴前面的参数法，求得通项公式，其结论与特征方程法完全一致，有兴趣的读者不妨一试。
三、应用举例例1、 已知数列,5,121==a a 且)2(4411≥-=-+n a a a n n n ，求通项公式n a 。
解 设)(11-++=+n n n n ta a s ta a ，∴11)(-++-=n n n sta a t s a 令⎩⎨⎧-==-44st t s 可得⎩⎨⎧-==22t s 于是=-=-=----+)2(2)2(2221211n n n n n n a a a a a a (1)12123)2(2--⋅=-=n n a a ，∴432211=-++n n n n a a ，即⎭⎬⎫⎩⎨⎧n n a 2是以21211=a 为首项、43为公差的等差数列， ∴43)1(212⋅-+=n a nn ，从而22)13(-⋅-=n n n a . 例2、设数列{}n a 满足n n n n a a a a a 求,7245,211++==+.解： 对等式两端同加参数t 得()(),7252475272475272451++++⋅+=++++=+++=++n n n n n n n a t t a t a t a t t a a t a 令5247++=t t t ，解之得1-=t ，2，代入上式 得,72292,7213111++⋅=++-⋅=-++n n n n n n a a a a a a两式相除得,21312111+-⋅=+-++n n n n a a a a即31,41212111公比为是首项为=+-⎭⎬⎫⎩⎨⎧+-a a a a n n 的等比数列， ∴134234,34121111-⋅+⋅=⋅=+----n n n n n n a a a 从而． 四、收获与反思随着普通高中课程改革的逐步深入，要求广大教师在新课标理念指导下，大胆实施课堂教学改革。
如何创造性地处理教学内容，无疑是一项十分现实的课题。
由于数学知识呈现方式的多样性、解决问题策略的多选择性和数学思维的开放性，教师既要加强学习，不断充实自己的知识结构，做到高屋建瓴而游刃有余，还要不断提高驾驭教材的能力，“用好教材”、“超越教材”而不拘泥于教材，根据学生的实际情况，因材施教，使学生知其然，更知其所以然，帮助学生寻找适合自己的学习方式，“授人以鱼不如授之以渔”，在培养学生学习兴趣的同时激发学生的思维，时时体味“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”的美妙意境。