给定系统
-
假设 的根都不在虚轴上,并且令
- = 是 的根的实部为负数的个数,
- = 是 的根的实部为正数的个数,
因此可得
-
将 以极座标型式表示,可得
-
其中
-
且
-
根据(2)会发现
-
其中
-
若 的第i个根的实部为正,则(用y=(RE[y],IM[y])的表示法)
-
且
-
且
-
同样地,若 的第i个根的实部为负,
-
且
-
且
-
由(9)至(11)式可知,若 的第i个根实部为正,则 ,由(12)至(14)式可知,若 的第i个根实部为负,则 。因此
-
若定义
-
则可以得到以下的关系
-
结合(3)式及(17)式可得
- 且
因此,给定 次的方程 ,只需要计算 ,就可以得到根的实部为负的个数 ,以及根的实部为正的个数 。
|
图1
|
相对 的图
|
配合(6)式及图1, 相对 的图,将 在区间(a,b)之间变化,其中 ,而 ,都是 的整数倍,若此变化会使函数 增加 ,表示在从点a到点b的过程中, 从 “跳到” 的次数比从 “跳到” 的次数多一次。相反的,此变化会使函数 减少 ,表示在从点a到点b的过程中, 从 “跳到” 的次数比从 “跳到” 的次数少一次。
因此, 是 从 跳到 的次数,减掉同函数从 跳到 的次数,两者差的 倍。假设在 处, 有定义
|
图2
|
相对 的图
|
若起始点是在不连续点( , i = 0, 1, 2, ...),则因为公式(17)( 和 都是整数,因此 也是整数),其结束点也会在不连续点。此时可以调整指标函数(正跳跃和负跳跃的差值)的计算方式,将正切函数的X轴移动 ,也就是在 上加 。此时的指标函数在各种 的系数组合下都有定义,就是在起始点(及结束点)连续的区间(a,b) = 内计算 ,再在起始点连续的区间,计算
-
差值 是 从正跳跃和负跳跃的差值,若计算从 到 所产生的差值,即为相角正切的柯西指标,其相角为 或 ,视 是否是 的整数倍而定。
为了要推导劳斯准则,会将 的奇次方项和偶次方项分开来列:
-
因此可得到
-
若 为偶数:
-
若 为奇数:
-
可以看出若 为奇数,根据(3)式, 为奇数。若 为奇数, 也是奇数。同样的,若 是偶数, 也是偶数。(15)式可以看出若 是偶数, 是 的整数倍。因此在 为偶数时, 有定义,是n为偶数时使用的正确指标,在而在 为奇数时, 有定义,也是n为奇数时使用的正确指标。
因此,根据(6)式及(23)式, 为偶数时:
-
因此,根据(19)式及(24)式, 为奇数时:
-
因此可以计算相同的柯西指标: