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特征方程的共轭复根怎么推导
时间:2025-04-14 21:47:20
答案

特征方程的共轭复根推导过程如下:

首先,考虑一个二次特征方程,其一般形式为:

ax^2 + bx + c = 0

ax

2

+bx+c=0

其中,

a

a、

b

b 和

c

c 是方程的系数,且

a \\neq 0

a

=0。

根据求根公式,该方程的解为:

x = \\frac{-b \\pm \\sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}

x=

2a

−b±

b

2

−4ac

当判别式

\\Delta = b^2 - 4ac < 0

Δ=b

2

−4ac<0 时,方程没有实数解,而是有一对共轭复根。此时,根号下的表达式是一个负数,因此解的形式变为:

x = \\frac{-b \\pm i\\sqrt{-(b^2 - 4ac)}}{2a}

x=

2a

−b±i

−(b

2

−4ac)

为了更清晰地表示这对共轭复根,可以进一步化简:

\\alpha = -\\frac{b}{2a}

α=−

2a

b

\\beta = \\frac{\\sqrt{-(b^2 - 4ac)}}{2a}

β=

2a

−(b

2

−4ac)

,则方程的解可以表示为:

x_1 = \\alpha + \\beta i

x

1

=α+βi

x_2 = \\alpha - \\beta i

x

2

=α−βi

这就是特征方程的共轭复根。可以看出,这两个根是复数,并且它们的实部相同,虚部互为相反数,因此它们是共轭的。

共轭复根在物理和工程领域中有广泛的应用,特别是在描述振动、波动和控制系统等动态现象时。它们表示了系统的固有频率和阻尼特性,对于分析和设计这些系统具有重要意义。

以上是对特征方程共轭复根推导的详细解释,希望对你有所帮助。

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