7

На чём основано правило знаков Декарта?

[5/100%]
Показать
LaTeX
Задача 5.87

Пусть последовательность функций

h1(x),h2(x),…,hn(x) h_{1}(x), h_{2}(x), \ldots , h_{n}(x)

следует правилу Декарта в открытом интервале a<x<ba<x<b, т. е., точнее говоря, обладает следующим свойством: какова бы ни была последовательность a1,a2,…,ana_{1}, a_{2}, \ldots , a_{n} вещественных чисел, не всех равных нулю, число нулей линейной комбинации

a1h1(x)+a2h2(x)+…+anhn(x), a_{1} h_{1}(x)+a_{2} h_{2}(x)+\ldots +a_{n} h_{n}(x),

лежащих в интервале a<x<ba<x<b, не превосходит числа перемен знака в последовательности a1,a2,…,ana_{1}, a_{2}, \ldots , a_{n}.

Показать, что тогда последовательность h1(x),h2(x),…,hn(x)h_{1}(x), h_{2}(x), \ldots , h_{n}(x) должна обладать следующим свойством: определители Вронского [VII, § 5]

W[hν1(x),hν2(x),hν3(x),…,hνl(x)], W\left[h_{\nu _{1}}(x), h_{\nu _{2}}(x), h_{\nu _{3}}(x), \ldots , h_{\nu _{l}}(x)\right],

образованные для всех систем целых чисел

ν1,ν2,…,νl(1⩽ν1<ν2<…<νl⩽n), \nu _{1}, \nu _{2}, \ldots , \nu _{l} \quad \left(1 \leqslant \nu _{1}<\nu _{2}<\ldots <\nu _{l} \leqslant n\right),

не должны обращаться в нуль в интервале a<x<ba<x<b. Кроме того, любые два из этих определителей, имеющие один и тот же порядок, должны иметь и общий знак. (l=1,2,3,…l=1,2,3, \ldots — число строк).

?
Примечание.
?

Принять во внимание кратность нулей.

Задача 5.88

(Продолжение.) В частности, для применимости правила Декарта необходимо, чтобы в интервале a<x<ba<x<b отношения

h2(x)h1(x),h3(x)h2(x),…,hn(x)hn−1(x) \frac{h_{2}(x)}{h_{1}(x)}, \frac{h_{3}(x)}{h_{2}(x)}, \ldots , \frac{h_{n}(x)}{h_{n-1}(x)}

были все положительны и либо все постоянно убывали, либо все постоянно возрастали.

?
Задача 5.89

(Продолжение.) Пусть 1⩽α⩽n1 \leqslant \alpha \leqslant n. Перечисленным в 87 условиям, налагаемым на определители Вронского, одновременно с h1(x),h2(x),…,hn(x)h_{1}(x), h_{2}(x), \ldots , h_{n}(x) удовлетворяют также n−1n-1 функций

H1=−ddxh1hα,H2=−ddxh2hα,…,Hα−1=−ddxhα−1hα,Hα=ddxhα+1hα,…,Hn−2=ddxhn−1hα,Hn−1=ddxhnhα. \begin{aligned} H_{1} & =-\frac{d}{d x} \frac{h_{1}}{h_{\alpha }}, & H_{2} & =-\frac{d}{d x} \frac{h_{2}}{h_{\alpha }}, \ldots , & H_{\alpha -1} & =-\frac{d}{d x} \frac{h_{\alpha -1}}{h_{\alpha }}, \\ H_{\alpha } & =\frac{d}{d x} \frac{h_{\alpha +1}}{h_{\alpha }}, \ldots , & H_{n-2} & =\frac{d}{d x} \frac{h_{n-1}}{h_{\alpha }}, & H_{n-1} & =\frac{d}{d x} \frac{h_{n}}{h_{\alpha }} . \end{aligned}
?
Примечание.
?

VII 58.

Задача 5.90

(Продолжение.) Приведенное в 87 необходимое условие применимости правила Декарта является также достаточным.

?
Примечание.
?
Задача 5.91

Проверить выполнение критерия 87 для рассмотренных в 77 функций eλ1x,eλ2x,…,eλnxe^{\lambda_{1} x}, e^{\lambda_{2} x}, \ldots , e^{\lambda_{n} x}.

?