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Lexikon der Mathematik: Routh-Hurwitz-Kriterium

Hurwitz-Kriterium,Aussage über die Lage der Nullstellen eines Polynoms.

Sei \(n\in {\mathbb{N}}\)und \({a}_{0},\cdots, {a}_{n-1}\in {\mathbb{R}}\). Im folgendenwerdean : = 1 und al : = 0 für l >n gesetzt. Danngilt für das Polynom\begin{eqnarray}p(\lambda )={\lambda }^{n}+{a}_{n-1}{\lambda }^{n-1}+\cdots +{a}_{1}\lambda +{a}_{0}:\end{eqnarray}

  1. Besitzen alle Nullstellen von p negative Real-teile, so sind \({a}_{0},\cdots, {a}_{n-1}\gt 0\).
  2. Gilt \({a}_{0},\cdots, {a}_{n-1}\gt 0\), so haben alle Nullstellen von p genau dann negative Realteile, falls folgende Determinante samt ihrer sämtlichen Hauptunterdeterminanten positiv ist:
\begin{eqnarray}\left|\begin{array}{ccccccc}{a}_{1} & {a}_{0} & 0 & \ldots & & & 0\\ {a}_{3} & {a}_{2} & {a}_{1} & {a}_{0} & 0 & \ldots & 0\\ \vdots & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots \\ {a}_{2n-3} & {a}_{2n-4} & \ldots & & & {a}_{n} & {a}_{n-1}\end{array}\right|.\end{eqnarray}

Für n = 2 sind alle Nullstellen von p genau dann negativ, wenn a1, a2 > 0 gilt. Für n > 2 ist \({a}_{0},\cdots, {a}_{n-1}\gt 0\) nicht dafür hinreichend, daß alle Nullstellen von p negativ sind.

Die Bedeutung des Routh-Hurwitz-Kriteriums liegt darin, daß ohne explizite Berechnung der Nullstellen von p eine Aussage über ihre Vorzeichen gemacht werden kann, die z. B. bei der Untersuchungdes Stabilitätsverhaltens von Fixpunkten dynamischer Systeme herangezogen werden kann.

  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

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