注意到(7)式中矩阵 对角线上的元素 表示矩阵 的特征值 ,根据(5)式有 ,Mikota猜想(4)便得以证明。科技论文。
2.2 的对角化
下面通过对(7)式中矩阵 施行相似变换,分析特征值问题(5)的特征向量 .令
,(10)
其中
, , . (11)
由 确定。根据(10)可得下列重要关系:
, . (12)
由此可以推出 的精确解。其向前递归结果为:
(13)
或用向后递归表示:
(14)
将(7)式代入(10),得 .把 改写为
, .(15)
其元素有下式给出:
, .(16)
显然 是矩阵 的对应于特征值 的特征向量,即 ,从而有
. 此式表明, 也是特征问题(5)式对应于特征值 的特征向量。因此振动系统(3)的特征模态由 给出,其中 由(4)式确定, 由(15)和(16)确定。
3 平方根矩阵
观察下列关系
, (17)
其中 为交换阵
.(18)
矩阵 可表示为
(19)
若定义
,(20)
则由(19)知: ,其平方根矩阵 的特征值是(10)的特征值的平方根,即
,(21)
而 的特征向量与(15)式中 的特征向量相同。
若将如上用于 相似变换(9)直接应用于 本身,则可以得到下三角矩阵:
, (22)
此结果与John所得出的结果[3]完全一致。
4 结论
本文针对一个链式结构的质量弹簧振动系统,证明了一个关于其固有频率的猜想;同时采用了矩阵的相似变换,讨论了该振动系统(3)的特征模态。科技论文。证明结果验证了有关多个自由度振动器的频率调整的想法——将固有频率设置为基本频率的整数倍数。在实际中,如果一个驻波的频率是基本谐波的整数倍,其振动的波动方程对应的连续系统,也可以用系统(3)作有限维逼近。
参考文献
[1] J. Mikota, Z. Angew. Math. Mech. 81, S201–S202 (2001).
[2] K. Klotter, Technische Schwingungslehre, Vol. 2, 2ndEdition (Springer, Berlin, 1960).
[3] P. E. John,An eigenvalue conjecture of P. C. M¨uller (University of Wuppertal), privatecommunication, presented at Math/Chem/Comp Conference, Dubrovnik, 2006.
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