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数学
题目

两个不同的线性齐次微分方程组()的基本解组.A. 没有相同B. 一定有相同C. 无法判断是否有相同D. 可能有相同

两个不同的线性齐次微分方程组()的基本解组.

A. 没有相同

B. 一定有相同

C. 无法判断是否有相同

D. 可能有相同

题目解答

答案

A. 没有相同

解析

本题考查线性齐次微分方程组基本解组的性质。解题思路是根据线性齐次微分方程组基本解组的定义和性质,分析两个不同的线性齐次微分方程组的基本解组之间的关系。

设两个不同的线性齐次微分方程组分别为:
$\frac{dx}{dt}=A_1(t)x$ ①
$\frac{dx}{dt}=A_2(t)x$ ②
其中 $A_1(t)$ 和 $A_2(t)$ 是不同的矩阵函数。

基本解组是指线性齐次微分方程组的一组线性无关的解,且这组解可以构成该方程组解空间的一组基。

假设方程组①的基本解组为 $\varPhi_1(t)$,方程组②的基本解组为 $\varPhi_2(t)$。

如果存在一个非零常数向量 $c$,使得 $\varPhi_1(t)c$ 是方程组②的解,那么将 $\varPhi_1(t)c$ 代入方程组②可得:
$\frac{d}{dt}(\varPhi_1(t)c)=A_2(t)\varPhi_1(t)c$
根据矩阵求导法则,$\frac{d}{dt}(\varPhi_1(t)c)=\varPhi_1^\prime(t)c$,而对于方程组①,有 $\varPhi_1^\prime(t)=A_1(t)\varPhi_1(t)$,所以上式可化为:
$A_1(t)\varPhi_1(t)c = A_2(t)\varPhi_1(t)c$
即 $(A_1(t) - A_2(t))\varPhi_1(t)c = 0$
因为 $\varPhi_1(t)$ 是基本解组,所以 $\varPhi_1(t)$ 是非奇异的,那么要使上式成立,只能 $A_1(t) - A_2(t) = 0$,即 $A_1(t) = A_2(t)$,这与已知两个方程组不同矛盾。

所以两个不同的线性齐次微分方程组没有相同的基本解组。

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