[行列解析3.3.P27]

3.3 問題27

3.3.P27

複素数値関数 \( y(t) \) に対する n 次線形斉次常微分方程式

y^{(n)} + a_{n-1} y^{(n-1)} + a_{n-2} y^{(n-2)} + \cdots + a_1 y' + a_0 y = 0

は、補助変数 \( x_1 = y, x_2 = y', \ldots, x_n = y^{(n-1)} \) を導入することで、一次の斉次常微分方程式系 \( x' = Ax, \, A \in M_n, \, x = [x_1 \ldots x_n]^T \) に変換できる。この変換を行い、\( A^T \) が同伴行列 (3.3.12) であることを示しなさい。

(3.3.12)
A =
\begin{bmatrix}
0 &           &            &    & -a_0       \\
1 & 0        &            &    & -a_1       \\
   & 1        & \ddots &    & \vdots    \\
   &           & \ddots & 0 & -a_{n-2} \\
0 &           &            & 1 & -a_{n-1} 
\end{bmatrix} \in M_n

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