कम्पैनियन आव्यूह: Difference between revisions

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रैखिक बीजगणित में, मोनिक बहुपद का [[फर्डिनेंड जॉर्ज फ्रोबेनियस]] साथी मैट्रिक्स
रैखिक बीजगणित में मोनिक बहुपद का फ्रोबेनियस '''कम्पैनियन आव्यूह'''
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p(t)=c_0 + c_1 t + \cdots + c_{n-1}t^{n-1} + t^n ~,
p(t)=c_0 + c_1 t + \cdots + c_{n-1}t^{n-1} + t^n ~,                                                                                                
                                                                                                                                                                                                           
                                                                                                                                                                                         
 
 
 
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[[वर्ग मैट्रिक्स]] के रूप में परिभाषित किया गया है
[[वर्ग मैट्रिक्स|वर्ग आव्यूह]] के रूप में परिभाषित किया गया है


:<math>C(p)=\begin{bmatrix}
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\end{bmatrix}</math>.
\end{bmatrix}</math>.


कुछ लेखक इस मैट्रिक्स के [[ खिसकाना ]] का उपयोग करते हैं, जो (दोहरी) चक्र समन्वय करता है, और कुछ उद्देश्यों के लिए अधिक सुविधाजनक है, जैसे रैखिक [[पुनरावृत्ति संबंध]]।
कुछ लेखक इस आव्यूह के [[ खिसकाना |स्थानांतरण]] का उपयोग करते हैं, जो (दोहरी) चक्र समन्वय करता है, और कुछ उद्देश्यों के लिए अधिक सुविधाजनक है, जैसे रैखिक [[पुनरावृत्ति संबंध]]।


==विशेषता==
==विशेषता                                                                             ==
[[विशेषता बहुपद]] और साथ ही [[न्यूनतम बहुपद (रैखिक बीजगणित)]]। {{math|''C''(''p'')}} के बराबर हैं {{mvar|p}}.<ref>
{{math|''C''(''p'')}} का अभिलक्षणिक बहुपद और न्यूनतम बहुपद p के समान हैं।<ref>
{{Cite book | last = Horn | first = Roger A. |author2=Charles R. Johnson
{{Cite book | last = Horn | first = Roger A. |author2=Charles R. Johnson
| title = Matrix Analysis | publisher = Cambridge University Press | year = 1985
| title = Matrix Analysis | publisher = Cambridge University Press | year = 1985
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| url = https://books.google.com/books?id=f6_r93Of544C&dq=%22companion+matrix%22&pg=PA147
| url = https://books.google.com/books?id=f6_r93Of544C&dq=%22companion+matrix%22&pg=PA147
| accessdate = 2010-02-10 | isbn = 0-521-30586-1}}</ref>
| accessdate = 2010-02-10 | isbn = 0-521-30586-1}}</ref>
इस अर्थ में, मैट्रिक्स {{math|''C''(''p'')}} बहुपद का सहचर है  {{mvar|p}}.


अगर {{mvar|A}} कुछ [[फ़ील्ड (गणित)]] से प्रविष्टियों के साथ एक एन-बाय-एन मैट्रिक्स है {{mvar|K}}, तब निम्नलिखित कथन समतुल्य हैं:
इस अर्थ में, आव्यूह {{math|''C''(''p'')}} बहुपद p का "साथी" है।
* {{mvar|A}} साथी मैट्रिक्स के [[समान (रैखिक बीजगणित)]] है {{mvar|K}}इसके अभिलक्षणिक बहुपद का
* की विशेषता बहुपद {{mvar|A}} के न्यूनतम बहुपद से मेल खाता है {{mvar|A}}, समकक्ष न्यूनतम बहुपद की डिग्री होती है {{mvar|n}}
* एक [[चक्रीय क्रमपरिवर्तन]] मौजूद है {{math|'''v'''}} में <math>V=K^n</math> के लिए {{mvar|A}}, जिसका अर्थ है कि {v, ''A''v, ''A''<sup>2</sup>v, ..., ''ए''<sup>n−1</sup>'v'} V का एक [[आधार (रैखिक बीजगणित)]] है। समान रूप से, जैसे कि V [[चक्रीय मॉड्यूल]] है <math>K[A]</math>-मॉड्यूल (और <math>V \cong K[X]/(p(x))</math>); एक ऐसा कहता है {{mvar|A}} गैर-अपमानजनक है.


प्रत्येक वर्ग मैट्रिक्स एक साथी मैट्रिक्स के समान नहीं है। लेकिन हर वर्ग मैट्रिक्स {{mvar|A}} साथी मैट्रिक्स के ब्लॉक से बने मैट्रिक्स के समान है। यदि हम यह भी मांग करते हैं कि ये बहुपद एक-दूसरे को विभाजित करते हैं, तो वे विशिष्ट रूप से निर्धारित होते हैं {{mvar|A}}. विवरण के लिए, [[फ्रोबेनियस सामान्य रूप]] देखें।
यदि A कुछ क्षेत्र K से प्रविष्टियों के साथ एक n-by-n आव्यूह है, तो निम्नलिखित कथन समतुल्य हैं:
*A अपने अभिलक्षणिक बहुपद के K के साथी आव्यूह के समान है
*A का अभिलक्षणिक बहुपद A के न्यूनतम बहुपद से मेल खाता है, समकक्ष न्यूनतम बहुपद की घात n होती है
*{{mvar|A}} के लिए <math>V=K^n</math> में एक चक्रीय सदिश {{math|'''v'''}} उपस्थित है, जिसका अर्थ है कि {v, Av, A2v, ..., An−1v} V का आधार है। समान रूप से, जैसे कि V एक <math>K[A]</math>-मॉड्यूल (और <math>V \cong K[X]/(p(x))</math> के रूप में चक्रीय है; एक कहता है कि {{mvar|A}} गैर-अपमानजनक है।
 
प्रत्येक वर्ग आव्यूह एक साथी आव्यूह के समान नहीं है। किंतु प्रत्येक वर्ग आव्यूह {{mvar|A}} साथी आव्यूह के ब्लॉक से बने आव्यूह के समान है। यदि हम यह भी मांग करते हैं कि ये बहुपद एक-दूसरे को विभाजित करते हैं, तो वे विशिष्ट रूप से {{mvar|A}} द्वारा निर्धारित होते हैं। विवरण के लिए, तर्कसंगत विहित रूप देखें।


==विकर्णीयता==
==विकर्णीयता==
अगर {{math|''p''(''t'')}} की अलग-अलग जड़ें हैं {{math|''λ''<sub>1</sub>,&nbsp;...,&nbsp;''λ''<sub>''n''</sub>}} (C(p) का [[eigenvalue]]s), तो C(p) निम्नानुसार [[विकर्णीय]] है:
यदि {{math|''p''(''t'')}} की अलग-अलग जड़ें हैं {{math|''λ''<sub>1</sub>,&nbsp;...,&nbsp;''λ''<sub>''n''</sub>}} (C(p) का [[eigenvalue|आइगेनवैल्यू]]), तो C(p) निम्नानुसार [[विकर्णीय]] है:
:<math>V C(p) V^{-1} = \operatorname{diag}(\lambda_1,\dots,\lambda_n)</math>
:<math>V C(p) V^{-1} = \operatorname{diag}(\lambda_1,\dots,\lambda_n)</math>
कहाँ {{mvar|V}} के अनुरूप [[वेंडरमोंडे मैट्रिक्स]] है {{mvar|λ}}'एस।
जहां {{mvar|V}} , {{mvar|λ}} के अनुरूप वेंडरमोंडे आव्यूह है।


उस मामले में,<ref>[[Richard E. Bellman|Bellman]], Richard (1987), ''Introduction to Matrix Analysis'', SIAM, {{ISBN|0898713994}} .</ref> शक्तियों के निशान एम {{mvar|C}} p(t) के सभी मूलों की समान घात m का योग आसानी से प्राप्त करें,
उस स्थिति में, <ref>[[Richard E. Bellman|Bellman]], Richard (1987), ''Introduction to Matrix Analysis'', SIAM, {{ISBN|0898713994}} .</ref> {{mvar|C}} की शक्तियों m के निशान सरलता से p(t) की सभी जड़ों की समान शक्तियों m का योग प्राप्त करते हैं,
:<math>\operatorname{Tr} C^m = \sum_{i=1}^n  \lambda_i^m ~. </math>
:<math>\operatorname{Tr} C^m = \sum_{i=1}^n  \lambda_i^m ~. </math>
अगर {{math|''p''(''t'')}} में एक गैर-सरल जड़ है, तो C(p) विकर्णीय नहीं है (इसके [[जॉर्डन विहित रूप]] में प्रत्येक विशिष्ट जड़ के लिए एक ब्लॉक होता है)।
अगर {{math|''p''(''t'')}} में एक गैर-सरल जड़ है, तो C(p) विकर्णीय नहीं है (इसके [[जॉर्डन विहित रूप]] में प्रत्येक विशिष्ट जड़ के लिए एक ब्लॉक होता है)।
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विशेषता बहुपद के साथ एक रैखिक पुनरावर्ती अनुक्रम दिया गया है
विशेषता बहुपद के साथ एक रैखिक पुनरावर्ती अनुक्रम दिया गया है
:<math>p(t)=c_0 + c_1 t + \cdots + c_{n-1}t^{n-1} + t^n \, </math>
:<math>p(t)=c_0 + c_1 t + \cdots + c_{n-1}t^{n-1} + t^n \, </math>
(ट्रांसपोज़) साथी मैट्रिक्स
(ट्रांसपोज़) साथी आव्यूह
:<math>C^T(p)=\begin{bmatrix}
:<math>C^T(p)=\begin{bmatrix}
0 & 1 & 0 & \cdots & 0\\
0 & 1 & 0 & \cdots & 0\\
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श्रृंखला को 1 से बढ़ाता है।
श्रृंखला को 1 से बढ़ाता है।


सदिश {{math|(1,''t'',''t''<sup>2</sup>, ..., ''t''<sup>''n''-1</sup>)}} eigenvalue के लिए इस मैट्रिक्स का एक eigenvector है {{mvar|t}}, कब  {{mvar|t}} विशेषता बहुपद का मूल है  {{math|''p''(''t'')}}.
सदिश {{math|(1,''t'',''t''<sup>2</sup>, ..., ''t''<sup>''n''-1</sup>)}} आइगेनवैल्यू t के लिए इस आव्यूह का एक आइगेनवेक्टर्स है, जब t विशेषता बहुपद {{math|''p''(''t'')}} का मूल है।


के लिए {{math|''c''<sub>0</sub> {{=}} −1}}, और अन्य सभी {{math|''c<sub>i</sub>''{{=}}0}}, अर्थात।, {{math|''p''(''t'') {{=}} ''t<sup>n</sup>''−1}}, यह मैट्रिक्स सिल्वेस्टर के चक्रीय सामान्यीकरण_ऑफ_पॉली_मैट्रिसेस#निर्माण:_द_क्लॉक_एंड_शिफ्ट_मैट्रिसेस, या [[मैट्रिक्स का चक्कर लगाना]] को कम कर देता है।
{{math|''c''<sub>0</sub> {{=}} −1}}, और अन्य सभी {{math|''c<sub>i</sub>''{{=}}0}} अथार्त , {{math|''p''(''t'') {{=}} ''t<sup>n</sup>''−1}} के लिए, यह आव्यूह सिल्वेस्टर के चक्रीय शिफ्ट आव्यूह , या सर्कुलर आव्यूह में कम हो जाता है।


==[[रैखिक ODE]] से रैखिक ODE प्रणाली तक==
==[[रैखिक ODE|रैखिक]] ओडीई से रैखिक ओडीई प्रणाली ==


पहले सामान्य रूप में एक सजातीय प्रणाली पर विचार करें।
पहले सामान्य रूप में एक सजातीय प्रणाली पर विचार करें।


क्रम का एक रैखिक ODE {{math|''n''}} अदिश फलन के लिए {{math|''y''}}
अदिश फलन {{math|''y''}} के लिए क्रम n का एक रैखिक ओडीई है
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y^{(n)} + c_{n-1}y^{(n-1)} + \dots + c_{1}y^{(1)} + c_0 y = 0  
y^{(n)} + c_{n-1}y^{(n-1)} + \dots + c_{1}y^{(1)} + c_0 y = 0  
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</math>
इसे वेक्टर फ़ंक्शन के लिए क्रम 1 की युग्मित रैखिक ODE प्रणाली के रूप में वर्णित किया जा सकता है {{math|''z'' {{=}} (''y'', ''y''<sup>(1)</sup>, ..., ''y''<sup>(n-1)</sup>)<sup>T</sup>}}
सदिश फलन {{math|''z'' {{=}} (''y'', ''y''<sup>(1)</sup>, ..., ''y''<sup>(n-1)</sup>)<sup>T</sup>}} के लिए क्रम 1 की युग्मित रैखिक ओडीई प्रणाली के रूप में समान रूप से वर्णित किया जा सकता है
:<math>
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z^{(1)} = C(p)^T z
z^{(1)} = C(p)^T z
</math>
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कहाँ {{math|''C(p)''<sup>''T''</sup>}} मोनिक बहुपद के लिए साथी मैट्रिक्स का स्थानान्तरण है {{math|''p''(''t'') {{=}} c<sub>0</sub> + c<sub>1</sub> t + ... + c<sub>n-1</sub>t<sup>n-1</sup> + t<sup>n</sup>}}.
जहां {{math|''C(p)''<sup>''T''</sup>}} मोनिक बहुपद {{math|''p''(''t'') {{=}} c<sub>0</sub> + c<sub>1</sub> t + ... + c<sub>n-1</sub>t<sup>n-1</sup> + t<sup>n</sup>}} के लिए साथी आव्यूह का स्थानान्तरण है।


ODE में गुणांक निर्धारित करना {{math|{''c''<sub>i</sub>}<sub>i{{=}}0</sub><sup>n-1</sup>}} केवल अदिश मान ही नहीं बल्कि स्वतंत्र चर के फलन भी हो सकते हैं।
ओडीई सेटिंग में गुणांक {{math|{''c''<sub>i</sub>}<sub>i{{=}}0</sub><sup>n-1</sup>}} केवल अदिश मान ही नहीं किंतु स्वतंत्र चर के कार्य भी हो सकते हैं।


सिस्टम सामान्य रूप से युग्मित है क्योंकि {{math|''z''<sup>(1)</sup><sub>n</sub>}} न केवल पर निर्भर करता है {{math|''z''<sub>n</sub>}}. अगर {{math|''C''(''p'')}} उलटा है तो कंपेनियन मैट्रिक्स#डायगोनलिज़ेबिलिटी पर अनुभाग में वर्णित अनुसार समन्वय परिवर्तन करके इसे अलग करना संभव है।
प्रणाली सामान्य रूप से युग्मित है क्योंकि {{math|''z''<sup>(1)</sup><sub>n</sub>}} न केवल {{math|''z''<sub>n</sub>}} पर निर्भर करता है। यदि {{math|''C''(''p'')}} व्युत्क्रम है तो विकर्णीकरण पर अनुभाग में वर्णित अनुसार समन्वय परिवर्तन करके इसे अलग करना संभव है।


अमानवीय मामले के लिए
अमानवीय स्थिति के लिए
:<math>
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y^{(n)} + c_{n-1}y^{(n-1)} + \dots + c_{1}y^{(1)} + c_0 y = f(x)
y^{(n)} + c_{n-1}y^{(n-1)} + \dots + c_{1}y^{(1)} + c_0 y = f(x)
</math>
</math>
असमरूपता पद प्रपत्र का एक सदिश फलन बन जाएगा {{math|''F''(''x''){{=}} (''0'', ..., ''0'', ''f''(''x''))<sup>T</sup>}}
अमानवीयता पद {{math|''F''(''x''){{=}} (''0'', ..., ''0'', ''f''(''x''))<sup>T</sup>}} के रूप का एक सदिश फलन बन जाएगा
:<math>
:<math>
z^{(1)} = C(p)^T z + F(x)
z^{(1)} = C(p)^T z + F(x)
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{{Matrix classes}}
{{Matrix classes}}


{{DEFAULTSORT:Companion Matrix}}[[Category: मैट्रिसेस]] [[Category: मैट्रिक्स द]] [[Category: मैट्रिक्स द]] [Category:Matrix theo
{{DEFAULTSORT:Companion Matrix}} [Category:Matrix theo
 


[[Category: Machine Translated Page]]
[[Category:Collapse templates|Companion Matrix]]
[[Category:Created On 14/07/2023]]
[[Category:Created On 14/07/2023|Companion Matrix]]
[[Category:Machine Translated Page|Companion Matrix]]
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Latest revision as of 10:45, 6 September 2023

रैखिक बीजगणित में मोनिक बहुपद का फ्रोबेनियस कम्पैनियन आव्यूह

वर्ग आव्यूह के रूप में परिभाषित किया गया है

.

कुछ लेखक इस आव्यूह के स्थानांतरण का उपयोग करते हैं, जो (दोहरी) चक्र समन्वय करता है, और कुछ उद्देश्यों के लिए अधिक सुविधाजनक है, जैसे रैखिक पुनरावृत्ति संबंध

विशेषता

C(p) का अभिलक्षणिक बहुपद और न्यूनतम बहुपद p के समान हैं।[1]

इस अर्थ में, आव्यूह C(p) बहुपद p का "साथी" है।

यदि A कुछ क्षेत्र K से प्रविष्टियों के साथ एक n-by-n आव्यूह है, तो निम्नलिखित कथन समतुल्य हैं:

  • A अपने अभिलक्षणिक बहुपद के K के साथी आव्यूह के समान है
  • A का अभिलक्षणिक बहुपद A के न्यूनतम बहुपद से मेल खाता है, समकक्ष न्यूनतम बहुपद की घात n होती है
  • A के लिए में एक चक्रीय सदिश v उपस्थित है, जिसका अर्थ है कि {v, Av, A2v, ..., An−1v} V का आधार है। समान रूप से, जैसे कि V एक -मॉड्यूल (और के रूप में चक्रीय है; एक कहता है कि A गैर-अपमानजनक है।

प्रत्येक वर्ग आव्यूह एक साथी आव्यूह के समान नहीं है। किंतु प्रत्येक वर्ग आव्यूह A साथी आव्यूह के ब्लॉक से बने आव्यूह के समान है। यदि हम यह भी मांग करते हैं कि ये बहुपद एक-दूसरे को विभाजित करते हैं, तो वे विशिष्ट रूप से A द्वारा निर्धारित होते हैं। विवरण के लिए, तर्कसंगत विहित रूप देखें।

विकर्णीयता

यदि p(t) की अलग-अलग जड़ें हैं λ1, ..., λn (C(p) का आइगेनवैल्यू), तो C(p) निम्नानुसार विकर्णीय है:

जहां V , λ के अनुरूप वेंडरमोंडे आव्यूह है।

उस स्थिति में, [2] C की शक्तियों m के निशान सरलता से p(t) की सभी जड़ों की समान शक्तियों m का योग प्राप्त करते हैं,

अगर p(t) में एक गैर-सरल जड़ है, तो C(p) विकर्णीय नहीं है (इसके जॉर्डन विहित रूप में प्रत्येक विशिष्ट जड़ के लिए एक ब्लॉक होता है)।

रैखिक पुनरावर्ती अनुक्रम

विशेषता बहुपद के साथ एक रैखिक पुनरावर्ती अनुक्रम दिया गया है

(ट्रांसपोज़) साथी आव्यूह

अनुक्रम उत्पन्न करता है, इस अर्थ में

श्रृंखला को 1 से बढ़ाता है।

सदिश (1,t,t2, ..., tn-1) आइगेनवैल्यू t के लिए इस आव्यूह का एक आइगेनवेक्टर्स है, जब t विशेषता बहुपद p(t) का मूल है।

c0 = −1, और अन्य सभी ci=0 अथार्त , p(t) = tn−1 के लिए, यह आव्यूह सिल्वेस्टर के चक्रीय शिफ्ट आव्यूह , या सर्कुलर आव्यूह में कम हो जाता है।

रैखिक ओडीई से रैखिक ओडीई प्रणाली

पहले सामान्य रूप में एक सजातीय प्रणाली पर विचार करें।

अदिश फलन y के लिए क्रम n का एक रैखिक ओडीई है

सदिश फलन z = (y, y(1), ..., y(n-1))T के लिए क्रम 1 की युग्मित रैखिक ओडीई प्रणाली के रूप में समान रूप से वर्णित किया जा सकता है

जहां C(p)T मोनिक बहुपद p(t) = c0 + c1 t + ... + cn-1tn-1 + tn के लिए साथी आव्यूह का स्थानान्तरण है।

ओडीई सेटिंग में गुणांक {ci}i=0n-1 केवल अदिश मान ही नहीं किंतु स्वतंत्र चर के कार्य भी हो सकते हैं।

प्रणाली सामान्य रूप से युग्मित है क्योंकि z(1)n न केवल zn पर निर्भर करता है। यदि C(p) व्युत्क्रम है तो विकर्णीकरण पर अनुभाग में वर्णित अनुसार समन्वय परिवर्तन करके इसे अलग करना संभव है।

अमानवीय स्थिति के लिए

अमानवीयता पद F(x)= (0, ..., 0, f(x))T के रूप का एक सदिश फलन बन जाएगा

.

यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. Horn, Roger A.; Charles R. Johnson (1985). Matrix Analysis. Cambridge, UK: Cambridge University Press. pp. 146–147. ISBN 0-521-30586-1. Retrieved 2010-02-10.
  2. Bellman, Richard (1987), Introduction to Matrix Analysis, SIAM, ISBN 0898713994 .
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