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示例

对于在第2.1节和图 2.1中介绍的弹簧质量振动系统,我们假设:

  1. 所有质量 m_i=1,因此 M=I
  2. 所有阻尼常数 b_i=0,因此 B=0
这简化了运动方程为 \ddot{x}(t) = -K x(t)。我们通过代入 x(t) = e^{\lambda t} x 来求解,其中 x 是一个常数向量,\lambda 是一个待确定的常数标量。这得到了

Kx = -\lambda^2 x.

因此,x 是一个特征向量,-\lambda^2 是对称正定三对角矩阵 K 的一个特征值。因此 \lambda 是纯虚数,于是我们得到 x(t) 是周期性的,周期为 2 \pi/ \vert\lambda\vert。对称三对角矩阵具有特别快速和高效的特征值算法。(译者注:见scipy.linalg.eigh_tridiagonal,Eigen3和julia都有对称三对角矩阵的特征值求解器。)

后续章节将处理非单位质量 m_i 和非零阻尼常数 b_i 的情况。




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Susan Blackford 2000-11-20