逆矩阵的Jordan标准形的计算方法(完整版)实用资料.doc
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1、逆矩阵的Jordan标准形的计算方法(完整版)实用资料(可以直接使用,可编辑 完整版实用资料,欢迎下载)逆矩阵的Jordan标准形的计算方法 周永安, 秦建国,王力 (郑州轻工业学院数学与信息科学系, 郑州, 450002, 中国)摘要 方阵A的Jordan标准形是与A相似的矩阵中最简单的矩阵。本文以为基础,求得了与相似的的表达式,求得了的Jordan分解式,还给出了对进行相似变换将其变成其Jordan标准形的相似变换矩阵Q的优雅表示。关键词 逆矩阵/相似矩阵/Jordan标准形 Calculation Method for the Jordan Canonical form of An In
2、verse MatrixYongan ZHOU,Jian-guo QIN, Li WANG (Department of mathematics and information science, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou,450002, China )Abstract Jordan canonical form of square matrix A is the most simplest matrix similar to A. Based on the result that , which is similar t
3、o and the Jordan decomposition formula of are found, as well as the graceful expression of the similar transformation matrix Q turning to its Jordan canonical form is also obtained. Keywords inverse matrix , similar matrix, Jordan canonical form 1 引言与概念矩阵已成为各科技领域处理大量有限维空间形式与数量关系的强有力的工具. 而与方阵A相似的矩阵中,
4、A的Jordan标准形是最简单的. 它堪称A的一张名片,因为A的行列式,谱,A的特征值的代数重数与几何重数及其指标,A的最小多项式等A的固有的属性都可以从方阵A的Jordan标准形上一眼看出.文1给出了方阵A有Jordan分解的结论,文2从新的角度研究了A的Jordan分解(其中是A的Jordan标准形),文3将这一结果推广至四元数矩阵,本文以已知结果A有Jordan分解出发,研究的求法及其表达方式,给出的Jordan分解式,使得我们可以直接得到的Jordan分解式;还将给出对进行相似变换并将其变成其Jordan标准形的相似变换矩阵Q的优雅表示.本文仅研究可逆矩阵的情形,并以分别表示n阶单位矩
5、阵与n阶上位移矩阵.2 相关概念及性质定义1 称形如 (为复数) (1)的m阶方阵为Jordan块,其中为m阶上位移矩阵.定义2 设为n阶方阵,为m阶方阵,则称(n+m)阶方阵为A与B的直和,记作,其中 . (2)定义3 若矩阵J是若干个Jordan块的直和: . (3)其中,则称n阶方阵J为Jordan矩阵.与矩阵A相似的Jordan矩阵称为矩阵A的Jordan标准形.3 逆矩阵的Jordan标准形3.1 逆矩阵的Jordan标准形众所周知,对于n阶矩阵A,若,依次有代数重数及几何重数时,存在n阶可逆矩阵P,使, (4) 其中,.定理1:设(4)为已知,则 ,其中. (5)证明: 由(4)式
6、,得.经过计算,可得下述Toeplitz矩阵: =, (6) . 定理2 ,存在阶的可逆矩阵,使,. (7)证明 (a)对于形如(6)式的矩阵,取为如下形式 (8)其中的第k()列为 ,是第个维的单位坐标列向量.直接计算可知,。(b)利用(8)式,有n阶可逆矩阵,使的Jordan标准形为 (9)其中,是个阶数分别是且以为主对角线上的元素的Jordan块作成的的子Jordan矩阵,. 3.2 例 设,.由定理1, 试求定理2中的,使.解 按定理2,使 .参 考 文 献1 陈公宁. 矩阵理论与应用M. 北京:科学出版社,2007.08,25-26.2 王 英. 若而当标准形问题新探J 湖南理工学院
7、学报(自然科学版), 2007, 20(1):17-19.3 陈龙玄, 侯仁民, 王亮涛. 四元数矩阵的Jordan标准形J. 应用数学和力学, 1996, 17(6): 533-542. 4 于寅. 高等工程数学M. 武汉:华中科技大学出版社,2001. 10,825 R A Horn, C R Johnson. Matrix AnalysisM. Cambridge: Cambridge University, Press, 1994 7 烟气露点计算及烟囱冷凝水量计算方法及结果7.1 烟气中水蒸汽露点温度的计算当已知烟气中的含湿量dg(g/kg干烟气时,可按下式计算烟气中的水蒸汽露点温度
8、(水露点)tDP:1 当dg=3.8g/kg160g/kg时:tDP.O= , ; (7.1-12 当dg=61g/kg825g/kg 时tDPO= , ; (7.1-2式中:Pg 烟气的绝对压力, kPa;dg烟气含湿量 g/kg干烟气;g干烟气密度 kg/Nm3。7.2 烟气酸露点温度的计算a. 按燃煤成分为基准的计算方法燃煤锅炉的烟气酸露点按下述公式计算:tDp=tDp.o+ (7.2-1式中:tDp.o烟气中纯水露点温度,按7.1确定。SSP。燃料折算硫分,%g/kcal,按可燃硫Sc.ar计算:SsP=Sc.ar (7.2-1an指数,表征飞灰含量对酸露点影响的程度;n=flyAsP
9、。fly飞灰份额,对煤粉炉fly=0.80.9;AsP燃料折算灰分AsP=Aar (7.2-1b与炉膛出口过剩空气系数有关的参数,=1.2时=121;=1.41.5时,=129。一般工程计算中可取=125。b. 按烟气成分为基准的计算方法1、参考式1(推荐作为下限式):tDp=255+27.6 lgPso3+18.7 lg, (7.2-2式中:Pso3烟气中SO3分压力,at烟气中水蒸汽分压力,atPso3=Pg (7.2-2aPg烟气绝对压力,按at;Kso3SO3转化率,对煤粉炉KSO3=0.5%2%(0.0050.02),煤的含硫量高时取下限,含硫量低时取上限1)。1) 当计及煤中飞灰碱
10、性成份对SO3吸收作用影响时,实际上的转化率值将变小。2、参考式2(推荐作为上限式):tDP=186+26 lgSO3+20 lgH2O, (7.2-3式中:SO3烟气中SO3容积份额,%SO3=% (7.2-3aH2O烟气中水蒸汽容积份额,%H2O= % (7.2-3bc. SCR脱硝装置出口烟气酸露点的计算烟气通过SCR烟气脱硝装置时因SCR催化作用而形成新的SO3转化率,此时烟气酸露点温度的增幅可按下式估算: (7.2-3b式中:烟气通过SCR催化剂时形成的SO3转化率,一般可按1%(0.01)选取。Kso3SO3转化率,对煤粉炉KSO3=0.5%2%(0.0050.02),煤的含硫量高
11、时取下限,含硫量低时取上限1)。根据上述公式进行计算,本工程烟气的酸露点温度为:118。7.3 烟囱冷凝水量的计算不设GGH的脱硫装置在投运时烟囱入口的烟气为湿饱和烟气。由于烟囱外壁的散热作用,烟囱内壁的温度略低于烟气温度,烟气中的饱和水蒸汽在烟囱内壁易凝结形成液态水。但由于缺少实测数据和精确的计算公式,对烟囱内烟气温降和凝结水量的理论计算难于实现。因此,工程中通常采用近似的经验公式进行烟囱内烟气温降和凝结水量的计算。根据对某电厂烟囱内烟气的温降实测结果,烟囱中烟气每升高12m降低约1。烟囱中烟气温降(T的近似经验计算式:T=13*(H/150*(250/P*(D/6*(t/1050.035H
12、Dt/P (1式中H为烟气出入口高度差,m;P为烟囱对应的机组总容量,MW;D为烟囱出口内径,m;t为烟气与环境空气的温差,。湿饱和烟气的凝结水量可根据热平衡方法进行计算,即烟囱的散热量等于烟囱内饱和烟气中水蒸汽凝结时的放热量。烟囱内湿饱和烟气的凝结水量Q的计算如下:Q=cVT/R kg/h (2式中 c烟气平均比定压热容,1.38kJ/(Nm3K;V烟气量,Nm3/h(标准状态;T烟气在烟囱内的温降,K;R水蒸汽的汽化潜热,kJ/kg。本工程脱硫后饱和烟气中水蒸汽的汽化潜热为2594kJ/kg,则根据有关数据及公式(1 、(2计算烟囱内烟气温降和凝结水量见表1。表1 烟囱内烟气的凝结水量序号
13、项目单位夏季(月)冬季(月)年平均1烟囱内饱和烟气温降4.345.464.902烟囱内烟气的凝结水量t/h5.56.936.21由表1可见,饱和烟气的凝结水量受环境温度的影响较大,冬季的凝结水量明显多于夏季。本工程年平均凝结水量约为6.21 t/h,按机组年利用小时数6500小时计算,两台机组每年可回收用于脱硫的烟囱凝结水约4.0万吨。六十甲子纳音五行的计算方法 吴国凯 古立秀(湖北农学院)摘要:本文给出了六十甲子纳音五行的传统计算方法和另一种新的更简单的计算方法。从而说明了华夏传统文化完全可以数学化。关键词:纳音五行,计算方法 邵伟华先生在他的多部易学著作中,一再指出:“六十甲子表的五行纳音
14、,到底是根据什么原则定的,古人虽有所论述,但一无根据,又没讲清,因此深奥难解。变化无穷的六十甲子表对于我国学术界仍然是一个谜” 。 最近,在“太极易”网站上,又看到陈钟鸣先生的“六十甲子纳音释疑”,似乎重复了邵伟华先生的看法,并提出了自己的释疑。现在我们不妨分析一下古人对六十甲子纳音五行的论述。 地理大全入门要诀卷之六中“纳音五行”篇指出:“纳音,是根据金属敲之有声来命名。一为火,二为土,三为木,四为金,五为水。甲己子午属九,乙庚丑未属八,丙辛寅申属七,丁壬卯酉属六,戊癸辰戌属五,巳亥归四。这种方法就是将干支数加起来看得数是多少,然后用五去除,所除得的余数,剩一就属火,剩二就属土,依此类推。因
15、此,甲子是二九一十八属木,乙丑是二八一十六属火,纳音总数是三十四,除以五余数为四,四为金,所以纳音属金” 。 这段关于六十甲子纳音五行的论述确实不太清楚。不过,可以揣摸出: “一对比邻的阳阴干支中,阳阴两干及阳阴两支的太玄配数之和除五就可得出对应干支的纳音五行。”为明确表述六十甲子纳音五行,我们引进求余算符Re,表示求 的余数,记着 。考虑到在 = 0时,应对 赋值N;为方便计,规定将 记着 , 即 (1)这里 (2) 于是根据地理大全入门要诀卷之六给出的“纳音五行”之五行配数: 五行 火 土 木 金 水 配数 1 2 3 4 5 和天干、地支的太玄配数 : 天干及序数 地支及序数 太玄配数
16、甲一 己六 子一 午七 九 乙二 庚七 丑二 未八 八 丙三 辛八 寅三 申九 七 丁四 壬九 卯四 酉十 六 戊五 癸十 辰五 戍十一 五 巳六 亥十二 四 地理大全入门要诀卷之六给出的“纳音五行”便可用数学公式表达如次: 设Z为一对比邻阳阴干支的纳音五行配数, 是序数为 之阳干的太玄配数, 是序数为 +1之阴干的太玄配数, 是序数为 之阳支的太配数, 是序数为 之阴支的太玄配数,则: (3) 用六十甲子纳音表: 年号年命年号年命年号年命年号年命年号年命甲子海中金丙子涧下水戊子霹雳火庚子壁上土壬子桑柘木乙丑丁丑己丑辛丑癸丑丙寅炉中火戊寅城墙土庚寅松柏木壬寅金箔金甲寅大溪水丁卯己卯辛卯癸卯乙卯
17、戊辰大林木庚辰白蜡金壬辰长流水甲辰佛灯火丙辰沙中土己巳辛巳癸巳乙巳丁巳庚午路旁土壬午杨柳木甲午沙中金丙午天河水戊午天上火辛未癸未乙未丁未己未壬申剑锋金甲申泉中水丙申山下火戊申大驿土庚申石榴木癸酉乙酉丁酉己酉辛酉甲戌山头火丙戌屋上土戊戌平地木庚戌钗钏金壬戌大海水乙亥丁亥己亥辛亥癸亥很容易检验(3)式正确无疑。 例如,丙寅 、丁卯的纳音五行: 据太玄配数表可知: 天干丙的太玄配数为 ,天干丁的太玄配数为 ; 地支寅的太玄配数为 ,地支卯的太玄配数为 ; 故由(3)式可知,丙寅 、丁卯的纳音五行配数为 据纳音五行配数表,这表示丙寅、丁卯的纳音五行为火。寅卯为阳阴对性木,丙丁为阳阴对性火,丙寅、丁卯一
18、致相生;阴阳为冶,天地为炉,故寅卯遇丙丁便构成了炉中火。 由于(3)式是六十甲子纳音五行的一种确切计算方法,可见六十甲子表对于我国学术界并不是什么谜。 (3)式是六十甲子纳音五行的一种算法语言。从现代数理逻辑的角度看来,(3)式的算法语言还有可能进一步简化。 我们依据多值逻辑代数,还可把(3)式化为以下表述: 对一个阳干支,设其天干序号为 ,地支序号为 ,该阳干支纳音五行配数为 ,则 (4) (4)式是六十甲子表中任一阳干支纳音五行的计算公式。 例如丙寅是阳干支,丙的天干序数 ,寅的地支序数 ;故由(4)式可知丙寅的纳音五行配数为 据纳音五行配数表,这表示丙寅的纳音五行为火。 对一个阴干支,设
19、其天干序号为 ,地支序号为 ,该阴干支纳音五行配数为 ,则 (5) (5)式是六十甲子表中任一阴干支纳音五行的计算公式。 例如丁卯是阴干支,丁的天干序数 ,卯的地支序数 ;故由(5)式可知丁卯的纳音五行配数为 于是,据纳音五行配数表,丁卯的纳音五行为火。 用六十甲子表容易验证(5)式正确无疑。 (4)式和(5)式还可以合并为: 一个干支,设其天干序号为 ,地支序号为 ,该干支纳音五行配数为 ,则 (6) 对阳干( 和 均为奇数)二择一运算符 取 号,对阴干( 和 均为偶数)二择一运算符 取号。 至于从(3)式导出(4)式和(5)式的数学过程,这里就不赘述了。 顺便敬告网友,用数学方法也可以将玄
20、空学、奇门遁甲、六爻预测法、大六壬等华夏传统文化分支整体数学化,使若干庞杂的周易理论分支简化成简洁、明了的数学公式、定理与推论;从而可以站在现代科学的高度审视华夏传统文化的当代价值。 正因为如此,我们真诚欢迎国内外中、英文出版公司前来洽商出版事宜,为弘扬华夏传统哲学文化、丰富世界文化宝库共尽微薄之力。 参考文献 1邵伟华,四柱预测学,敦煌文艺出版社,兰州,1993,p46. 2(明)刘伯温等著,丙祥译,地理全书(上),华龄出版社,北京,1994,pp 373-374. 3曹展硕,皇极经书,青海人民出版社,西宁,1997,p15. 作者简介:吴国凯,男,1943年生于武汉,湖北农学院计算机科学系
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