доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой математики,
84116, Донецкая обл., г. Славянск, ул. Генерала Батюка, 19
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of the Department of Mathematics,
84116, Donetsk region, Slavyansk. Str. General Batyk 19
Матричные уравнения Ляпунова, а также их обобщения — матричные уравнения Сильвестра широко используются в теории устойчивости движения, теории управления, при решении обыкновенных дифференциальных уравнений Риккати и Бернулли, при решении уравнений в частных производных, а также в задачах восстановления изображений. Если структура общего решения однородной части уравнения Ляпунова хорошо изучены, то решение неоднородного уравнения Сильвестра и, в частности, уравнения Ляпунова достаточно громоздко. Наиболее распространенным требованием при решении матричных уравнений Сильвестра и, в частности, уравнения Ляпунова, является условие единственности решения.
Ранее, в статье А. А. Бойчука и С. А. Кривошеи с использованием теории обобщенных обратных операторов, установлен критерий разрешимости матричных уравнений AX−XB = D и X−AXB = D типа Ляпунова и исследована структура семейства их решений. В статье А. А. Бойчука и С. А. Кривошеи использовано псевдообращение линейного матричного оператора L, соответствующего однородной части уравнений AX − XB = D и X − AXB = D типа Ляпунова.
Используя технику псевдообратных (по Муру–Пенроузу) матриц и проекторов, в статье предложены оригинальные условия разрешимости, а также схема нахождения семейства линейно независимых решений неоднородного билинейного матричного уравнения и, в частности, уравнения Сильвестра, в общем случае, когда линейный матричный оператор L, соответствующий однородной части билинейного матричного уравнения не имеет обратного. Найдено выражение для семейства линейно независимых решений неоднородного билинейного матричного уравнения и, в частности, уравнения Сильвестра с использованием проекторов и псевдообратных (по Муру–Пенроузу) матриц. Этот результат является обобщением соответствующих результатов, полученных в статье А. А. Бойчука и С. А. Кривошеи, на случай билинейного матричного уравнения.
Предложенные условия разрешимости, а также схема построения частного решения неоднородного билинейного матричного уравнения подробно проиллюстрированы на примерах.
Lyapunov matrix equations and their generalizations — linear matrix Sylvester equation widely used in the theory of stability of motion, control theory, as well as the solution of differential Riccati and Bernoulli equations, partial differential equations and signal processing. If the structure of the general solution of the homogeneous part of the Lyapunov equation is well studied, the solution of the inhomogeneous equation Sylvester and, in particular, the Lyapunov equation is quite cumbersome. By using the theory of generalized inverse operators, A. A. Boichuk and S. A. Krivosheya establish a criterion of the solvability of the Lyapunov-type matrix equations AX − XB = D and X −AXB = D and investigate the structure of the set of their solutions. The article A.A. Boichuk and S.A. Krivosheya based on pseudo-inverse linear matrix operator L, corresponding to the homogeneous part of the Lyapunov type equation.
Using the technique of Moore–Penrose pseudo inverse matrices, we suggest an algorithm for finding a family of linearly independent solutions of the bilinear matrix equation and, in particular, the Sylvester matrix equation in general case when the linear matrix operator L, corresponding to the homogeneous part of the bilinear matrix equation, has no inverse. We find an expression for family of linearly independent solutions of the bilinear matrix equation and, in particular, the Sylvester matrix equation in terms of projectors and Moore-Penrose pseudo inverse matrices. This result is a generalization of the result article A. A. Boichuk and S. A. Krivosheya to the case of bilinear matrix equation.
The suggested the solvability conditions and formula for constructing a particular solution of the inhomogeneous bilinear matrix equation is illustrated by an examples.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.