Line 4: Line 4:
 
(a)i)
 
(a)i)
 
<math>\begin{bmatrix}
 
<math>\begin{bmatrix}
x_1(t)\\
+
x_1(t) \\
 
x_2(t)
 
x_2(t)
 
\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}
 
\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}
-1 &-\frac{1}{2}\\
+
-1 &-\frac{1}{2} \\
 
\frac{1}{2} & -1
 
\frac{1}{2} & -1
 
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
 
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
Line 13: Line 13:
 
x_2(t)
 
x_2(t)
 
\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}
 
\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}
\frac{x_0(t)}{2}\\
+
\frac{x_0(t)}{2} \\
 
\frac{x_3(t)}{2}
 
\frac{x_3(t)}{2}
 
\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}
 
\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}
-1 &-\frac{1}{2}\\
+
-1 &-\frac{1}{2} \\
 
\frac{1}{2} & -1
 
\frac{1}{2} & -1
 
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
 
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
x_1(t) \\
+
x_1(t)   \\
 
  x_2(t)
 
  x_2(t)
 
\end{bmatrix}+begin{bmatrix}
 
\end{bmatrix}+begin{bmatrix}
\frac{1}{2}&0 \\  
+
\frac{1}{2}&0   \\  
 
0& \frac{1}{2}
 
0& \frac{1}{2}
 
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
 
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
x_0(t) \\
+
x_0(t) \\
x_3(t)
+
x_3(t)
 
\end{bmatrix}</math>
 
\end{bmatrix}</math>
  
Line 114: Line 114:
 
ii)
 
ii)
 
Can’t resolve the rest of questions
 
Can’t resolve the rest of questions
 +
 +
 +
P2
 +
<math>\lambda _1=1  \\
 +
\lambda _2=-1  \\
 +
\lambda _3=2  \\
 +
not stable  </math>
 +
 +
<math>C=\begin{bmatrix}
 +
B  & AB & A^2B
 +
\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}
 +
1 & 1 & 1  \\
 +
1 & 1 & 1  \\
 +
2 & 5 & 11 
 +
\end{bmatrix} \\
 +
rank=2 \\
 +
not controllable
 +
0=\begin{bmatrix}
 +
C \\
 +
CA  \\
 +
CA^2
 +
\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}
 +
1 & 0 & 0  \\
 +
1 & 0 & 0  \\
 +
1 & 0 & 0 
 +
\end{bmatrix}\\
 +
rank=1 \\
 +
not observable
 +
</math>
 +
 +
For<math>\lambda _1=1  \\
 +
rank\begin{bmatrix}
 +
\lambda I-A  & B
 +
\end{bmatrix}=rank\begin{bmatrix}
 +
0 & 0 & 0 & 1 \\
 +
-2 & 2 & 0 & 1 \\
 +
-5 & 4 & -1 & 2
 +
\end{bmatrix}=3  \\
 +
</math>

Revision as of 03:13, 21 May 2017

AC-2 2014

P1. (a)i) $ \begin{bmatrix} x_1(t) \\ x_2(t) \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} -1 &-\frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} & -1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x_1(t) \\ x_2(t) \end{bmatrix}+\begin{bmatrix} \frac{x_0(t)}{2} \\ \frac{x_3(t)}{2} \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} -1 &-\frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} & -1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x_1(t) \\ x_2(t) \end{bmatrix}+begin{bmatrix} \frac{1}{2}&0 \\ 0& \frac{1}{2} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x_0(t) \\ x_3(t) \end{bmatrix} $

ii) $ A=\begin{bmatrix} -1 & \frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} & -1 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 0 & -1 \end{bmatrix}+\begin{bmatrix} 0 & \frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} & 0 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 0 & -1 \end{bmatrix}+\begin{bmatrix} 1 & 1 \\ -1 & 1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} -\frac{1}{2} & 0 \\ 0 & \frac{1}{2} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} \frac{1}{2} & -\frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{bmatrix} $


$ e^A=\begin{bmatrix} e^{-1} & 0 \\ 0 & e^{-1} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} 1 & 1 \\ -1 & 1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} e^{-\frac{1}{2}} & 0 \\ 0 & e^\frac{1}{2} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} \frac{1}{2} & -\frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{bmatrix}=\frac{1}{2}\begin{bmatrix} e^{-\frac{3}{2}}+e^{-\frac{1}{2}} & -e^{-\frac{3}{2}}+e^{-\frac{1}{2}} \\ -e^{-\frac{3}{2}}+e^{-\frac{1}{2}} & e^{-\frac{3}{2}}+e^{-\frac{1}{2}} \end{bmatrix} $

iii) $ \lambda _1=-\frac{1}{2} \lambda _2=-\frac{3}{2}\\ stable \\ X(t)\rightarrow X(\infty) \\ as \\ t\rightarrow \infty $ $ e^{At}=\frac{1}{2}\begin{bmatrix} e^{-\frac{3}{2}t}+e^{-\frac{1}{2}t} & e^{-\frac{3}{2}t}+e^{-\frac{1}{2}t} \\ e^{-\frac{3}{2}t}+e^{-\frac{1}{2}t} & e^{-\frac{3}{2}t}+e^{-\frac{1}{2}t} \end{bmatrix} t\rightarrow \infty e^{At}\rightarrow\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix} $ $ X(t)=e^{At}X(0)+\begin{matrix} \int_{0}^{t}e^{A(t-I)}BU dI \end{matrix} =e^{At}X(0)+\begin{matrix} \int_{0}^{t}e^{A(t-I)}dI BU \end{matrix} $ $ X(\infty)=e^(Atrightarrow\infty)X(0)+0Bu=X(0)=\begin{bmatrix} 4 \\ 1 \end{bmatrix} $

(b)$ X(t)=\begin{bmatrix} 0 & 0 &0 \\ \frac{1}{2} & -1 & \frac{1}{2}\\ 0 & \frac{1}{2} & -1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x_0 \\ x_1 \\ x_2 \end{bmatrix}+\begin{bmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \end{bmatrix}U(t) $


ii) Can’t resolve the rest of questions


P2 $ \lambda _1=1 \\ \lambda _2=-1 \\ \lambda _3=2 \\ not stable $

$ C=\begin{bmatrix} B & AB & A^2B \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 \\ 2 & 5 & 11 \end{bmatrix} \\ rank=2 \\ not controllable 0=\begin{bmatrix} C \\ CA \\ CA^2 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \end{bmatrix}\\ rank=1 \\ not observable $

For$ \lambda _1=1 \\ rank\begin{bmatrix} \lambda I-A & B \end{bmatrix}=rank\begin{bmatrix} 0 & 0 & 0 & 1 \\ -2 & 2 & 0 & 1 \\ -5 & 4 & -1 & 2 \end{bmatrix}=3 \\ $

Alumni Liaison

Abstract algebra continues the conceptual developments of linear algebra, on an even grander scale.

Dr. Paul Garrett