Разложение рациональных функций в степенной ряд
[18/83%]Пусть степенной ряд представляет рациональную функцию, у которой знаменатель имеет степень , а числитель — степень (предполагается, что числитель и знаменатель — взаимно простые; степени — точные). Пусть, далее, . Показать, что
Пусть — неотрицательные целые числа. Если
то степенной ряд может быть представлен в виде отношения двух полиномов, из которых стоящий в знаменателе имеет степень , а в числителе — степень .
.
Kowalewski, стр. 80, 109.
Если
то определителей
либо все одновременно равны нулю, либо все одновременно не равны нулю.
Если в треугольной схеме
построить на произвольном элементе (определителе), как на вершине, открытый сверху прямой угол с вертикальной биссектрисой, то все определители, содержащиеся в этом угле, будут служить минорами определителя, находящегося в вершине.
Условимся говорить, что в схеме 21
образуют горизонтальную пару,
образуют вертикальную пару,
образуют диагональную пару,
образуют точно так же диагональную пару, накрест лежащую с .
Показать, что
при обращении в нуль диагональной пары обращается в нуль и накрест лежащая с ней пара;
при обращении в нуль горизонтальной пары обращается также в нуль расположенная либо над, либо под ней горизонтальная пара;
при обращении в нуль вертикальной пары обращается также в нуль находящаяся либо слева, либо справа соседняя вертикальная пара.
Свойства 1), 2), 3) сохраняют силу также на наклонном крае схемы 21.
A. Stoll.
Если лишь конечное число определителей бесконечной последовательности
отлично от нуля, то степенной ряд представляет рациональную функцию, степень знаменателя которой не превосходит .
См. É. Borel, Bull. d. Sc. Math., серия 2, т. 18, стр. 22--25, 1894.
Если лишь конечное число определителей бесконечной последовательности
отлично от нуля, то степенной ряд представляет рациональную функцию.
L. Kronecker, Monatsber. d. Akad. Berlin, 1881, стр. 566--567.
Если лишь конечное число определителей бесконечной схемы
отлично от нуля, то степенной ряд представляет рациональную функцию.
G. Pólya, Math. Ann., т. 77, стр. 507, 1916.
Показать, что указанные в задачах 23, 24, 25 достаточные условия рациональности функции, представляемой степенным рядом , являются также необходимыми.
Ранг матрицы конечен тогда и только тогда, когда степенной ряд представляет рациональную функцию.
Брутто-ранг матрицы равен порядку последнего не обращающегося в нуль определителя из бесконечной последовательности
Пусть таковым является ; тогда нетто-ранг равен порядку первого не равного нулю определителя из конечной последовательности
(Если все эти определителей равны нулю, то и нетто-ранг равен нулю.)
Нетто-ранг матрицы в случае, если он конечен, равен степени знаменателя рациональной функции, представляемой рядом Эта рациональная функция будет правильной дробью тогда и только тогда, когда брутто-ранг равен нетто-рангу. Если брутто-ранг больше нетто-ранга, то он превосходит на единицу степень числителя. (Числитель и знаменатель рациональной функции предполагаются, конечно, взаимно простыми; степень числителя — точной.)
Функция, представляемая степенным рядом
тогда и только тогда удовлетворяет однородному линейному дифференциальному уравнению с постоянными коэффициентами, когда все определители
за исключением нескольких, равны нулю.
E. Beke, Math. és term. ért., т. 34, стр. 25, 1916.
Пусть — полином -й степени, . Положим для краткости
( есть однородное линейное выражение, составленное из ).
Показать, что
G. Pólya, Proc. Lond. M. S. (2), т. 21, стр. 25--26, 1922.
Пусть будет степенное разложение рациональной функции со знаменателем . Числитель и знаменатель предполагаются взаимно простыми. Показать, что матрицы
связаны соотношением
Если ранг матрицы системы конечного числа степенных рядов равен , то между этими рядами имеются линейно независимых, все же остальные линейно зависят от этих рядов.
Если нетто-ранг матрицы системы конечного числа степенных рядов равен , то между этими рядами имеются квази-линейно независимых, все же остальные квази-линейно зависят от указанных рядов.