Связь знакоопределенности с приведением к полным квадратам пучка двух квадратичных форм

Автор: Новиков Михаил Алексеевич

Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Философия @vestnik-bsu

Рубрика: Алгебра и геометрия

Статья в выпуске: 9, 2015 года.

Бесплатный доступ

В статье обсуждается взаимная связь знакоопределенности связки двух квадратичных форм с одновременным приведением этих форм к полным квадратам одним линейным вещественным конгруэнтным преобразованием. Установлена теорема о необходимых условиях знакоопределенности связки двух квадратичных форм. Полученные требования полностью совпадают с условиями одновременной диагонализации матриц этих форм. Достаточные условия знакоопределенности связки двух квадратичных форм составляются для одновременно приведенных к диагональным матриц форм. Наряду с известным способом исследования знакоопределенности связки двух форм предложен альтернативный подход, позволяющий проводить параметрический анализ рассматриваемой задачи. В прикладных задачах качественного анализа и теории устойчивости движения необходимые условия знакоопределенности связки квадратичных форм применяются на начальном этапе определения области устойчивости. В дальнейшем после диагонализации матриц достаточные условия устойчивости формируются из достаточных условий знакоопределенности связки двух квадратичных форм. Демонстрация полученных результатов проведена на известном решении устойчивости перманентного вращения вокруг вертикальной оси волчка Лагранжа. Для проведения многих вычислительных выкладок, связанных с раскрытием, подстановкой, факторизацией выражений и вычислением определителей матриц, применялась система аналитических вычислений на современных вычислительных средствах.

Еще

Квадратичная форма, знакоопределенность связки двух форм, характеристическое уравнение из двух матриц, одновременная диагонализация двух матриц, конгруэнтное преобразование

Короткий адрес: https://sciup.org/148183110

IDR: 148183110   |   УДК: 512.647.2:   |   DOI: 10.18097/1994-0866-2015-0-9-7-15

Correlation of sign definiteness with reduction to perfect square of two quadratic forms bundle

The article discussed the interconnection between the sign definiteness bundle of two quadratic forms with simultaneous reduction of these forms to perfect squares by one linear real congruent transformation. The theorem about the necessary conditions for the sign definiteness of a bundle of two quadratic forms was ascertained. The obtained requirements fully coincide with the conditions for simultaneous diagonalization of matrices of these forms. The sufficient conditions for the sign definiteness of two quadratic forms are made up for the matrix forms simultaneously reduced to diagonal ones. Along with the known method of research the sign definiteness of two forms bundle an alternative approach was suggested. The approach makes it possible to make a parameter analysis of the considered problem. In the applied problems of qualitative analysis and the theory of stability of motion, the necessary conditions for the sign definiteness of a bundle of quadratic forms are applied at the initial stage of determining the stability area. Further, after the diagonalization of matrices, the sufficient conditions for stability are formed from the sufficient conditions for the sign definiteness of two quadratic forms bundle. The obtained results are demonstrated on the known solution of the stability problem of permanent rotation around the vertical axis of the Lagrange gyroscope. The system of analytical calculations on the advanced computers had been applied to carry out various computations related with expansion, substitution, factorization of expressions and calculation of matrix determinants.

Еще

Список литературы Связь знакоопределенности с приведением к полным квадратам пучка двух квадратичных форм

  • Ляпунов А.М. Общая задача об устойчивости движения//Собрание сочинений. -М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1956. -Т. 2. -263 с.
  • Четаев Н.Г. Устойчивость движения. Работы по аналитической механике. -М.: Изд-во АН СССР, 1962. -535 с.
  • Кузьмин П.А. Малые колебания и устойчивость движения. -М.: Наука, 1973. -206 с.
  • Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. -М.: Наука, 1967. -576 с.
  • Беллман Р. Введение в теорию матриц. -М.: Наука, 1976. -351 с.
  • Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. -М.: Мир, 1989. -655 с.
  • Бурбаки Н. Алгебра. Модули, кольца, формы. -М.: Наука, 1966. -555 с.
  • Новиков М.А. О диагонализации матриц трех квадратичных форм//Оптимизация, управление, интеллект. -2000. -№ 5, ч. 1. -С. 150-156.
  • Новиков М.А. О приведении матриц квадратичных форм к взаимно упрощенным//Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. -2010. -№ 2 (26). -C. 181-187.
  • Румянцев В.В. Сравнение трех методов построения функций Ляпунова//Прикладная математика и механика. -1995. -Т. 59, вып. 6. -С. 916-921.