Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » PDF-файлы » В.П. Моденов - Дифференциальные уравнения (курс лекций)

В.П. Моденов - Дифференциальные уравнения (курс лекций), страница 10

PDF-файл В.П. Моденов - Дифференциальные уравнения (курс лекций), страница 10 Дифференциальные и интегральные уравнения и вариационное исчисление (39404): Лекции - 4 семестрВ.П. Моденов - Дифференциальные уравнения (курс лекций): Дифференциальные и интегральные уравнения и вариационное исчисление - PDF, страница 10 (39402019-05-09СтудИзба

Описание файла

PDF-файл из архива "В.П. Моденов - Дифференциальные уравнения (курс лекций)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "дифференциальные и интегральные уравнения и вариационное исчисление" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 10 страницы из PDF

ïðèðàù.|F (wn )| 6 K|wn |.|wn+1 | 6 |wn + hF (wn ) + hεn | 66 |wn | + hK|wn | + h|εn | == |wn |(1 + Kh) + h|εn |.Ñëåäîâàòåëüíî,|w1 | 6 |w0 |(1 + Kh) + h|ε0 |,|w2 | 6 |w1 |(1 + Kh) + h|ε1 | 66 |w0 |(1 + Kh)2 + h(1 + Kh)|ε0 | + h|ε1 |,···························Àíàëîãè÷íî,|wn | 6 |w0 |(1 + Kh)n + h(1 + Kh)n−1 |ε0 | + h(1 + Kh)n−2 |ε1 | + · · · + h|εn−1 |{z}|(*)n ñëàãàåìûõÓ÷èòûâàÿ, ÷òî n 6 N , h =H,NhN = H , 1 < (1 + Kh)n 6 (1 + Kh)N ,° °° °° °° °°(h)°°(h)°°° , |ε1 | 6 ° ε ° , ..., |εn−1 | 6 °(h)ε|w0 | = |ε0 | 6 °° ε °,° °° °èç íåðàâåíñòâà (*)ïîëó÷èì:=H° °z }| {°(h)°N°|wn | 6 °· · + h})° ε ° (1 + Kh) (1 + |h + ·{zN ñëàãàåìûõ° °°(h)°H°h⇐⇒ |wn | 6 °° ε ° (1 + H)(1 + Kh)° °°(h)°KH°=⇒ |wn | 6 °° ε ° (1 + H)e , ∀n.Ïîýòîìó, ∃h0 , ∀h 6 h0 :° °°(h)°(h)(h)(h)(h)KH°k w k < C1 °° ε ° , ãäå w = z − y , C1 = (1 + H)e , ÷.ò.ä.Óñòîé÷èâîñòü ñõåìû Ýéëåðà äîêàçàíà.Ñëåäñòâèå 7.1. Ïî Ò7.1 ïîðÿäîê ñõîäèìîñòè óñòîé÷èâîé ñõåìû ñîâïàäàåò ñïîðÿäêîì àïïðîêñèìàöèè, ò.å.

äëÿ ñõåìû Ýéëåðà, â ñèëó Óòâ.1, è àïïðîêñèìàöèÿè ñõîäèìîñòü ïåðâîãî ïîðÿäêà.767.5àçíîñòíàÿ êðàåâàÿ çàäà÷à.àññìîòðèì äèåðåíöèàëüíóþ çàäà÷ó′′y − q(x)y = f (x), q(x) > 0, 0 < x < l,y(0) = 0,y(l) = 0â îïåðàòîðíîì âèäå ′′  y − q(x)y   f (x)y(0)0Ly === ϕ. y(l)0Çàìåíÿÿ âûðàæåíèå äëÿ âòîðîé ïðîèçâîäíîé íà ñåòêå ðàçíîñòíûì îòíîøåíèåìyn+1 −ynh− yn −yhn−1yn+1 − 2yn + yn−1,=hh2ïîëó÷èì ðàçíîñòíóþ êðàåâóþ çàäà÷ó:  yn+1 −2yn +yn−1fn −qynn2h(h)(h)0 = ϕ=Lh y =y0 0yNy ′′ ≈ÑËÀÓ èç N + 1 óðàâíåíèé èìååò òðåõäèàãîíàëüíóþ ìàòðèöó .

Ñõåìàíåÿâíàÿ .7.6Ìåòîä ðàçíîñòíîé (àëãåáðàè÷åñêîé) ïðîãîíêè.àññìîòðèì ìåòîä ðåøåíèÿ ÑËÀÓ ñ òðåõäèàãîíàëüíîé ìàòðèöåé:An yn+1 − Cn yn + Bn yn−1 + Fn = 0,y0 = αy1 + β,yN = γyN −1 + δ,(n = 1, N − 1)(7.4)(7.5)(7.6)ãäå óñëîâèÿ (7.5) è (7.6) çàäàþò ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ íà ëåâîì è ïðàâîì êîíöàõèíòåðâàëà èíòåãðèðîâàíèÿ äèåðåíöèàëüíîãî óðàâíåíèÿ. Ïðåäïîëîæèì:(*)An , Bn , Cn | > 0, Cn > An + Bn0 6 α < 1, 0 6 γ < 1,Äëÿ ðàçíîñòíîé ñõåìû êðàåâîé çàäà÷è ýòè óñëîâèÿ âûïîëíåíû.(h)Èùåì ðåøåíèå óðàâíåíèé (7.4) (çíà÷åíèÿ ñåòî÷íîé óíêöèè y ) â âèäå(èíäóöèðóåìîì ãðàíè÷íûì óñëîâèåì (7.5)):yn−1 = αn yn + βn ,(7.7)ãäå αn , βn - íåèçâåñòíûå êîýèöèåíòû, ïðè÷åìα1 = α,β1 = β.77(7.8)Ïîäñòàâëÿÿ (7.7) â (7.4), ïîëó÷èì ÑËÀÓ îòíîñèòåëüíî yn , yn+1 :(1 · yn − αn+1 · yn+1 = βn+1 ,(Bn αn − Cn ) · yn + An · yn+1 = −(Fn + Bn βn )Äëÿ ∀n èìååì òîæäåñòâà, êîãäà êîýèöèåíòû ïðîïîðöèîíàëüíû:1−αn+1βn+1==.Bn αn − CnAn−(Fn + Bn βn )Îòñþäà íàõîäèì "ïðîãîíî÷íûå"êîýèöèåíòûαn+1 =Fn + Bn βnAn, βn+1 =Cn − Bn αnCn − Bn αn(7.9)(n=1,N −1)Çàìå÷àíèå.

Äîêàæåì, ÷òî ∀n ñïðàâåäëèâî ñëåäóþùåå äâîéíîå íåðàâåíñòâî:(7.10)0 6 αn < 1 ñàìîì äåëå, èç (*) ñëåäóåò, ÷òîCn > An + Bn ⇐⇒ Cn = An + Bn + Dn , ãäå Dn > 0. ñèëó(7.9) αn+1 =AnAn⇐⇒ αn+1 =.Cn − Bn αnAn + [Bn (1 − αn ) + Dn ](**)Âîñïîëüçîâàâøèñü(7.8)è(∗) ïîëó÷èì:åñëèαn−1åñëèα1 < 1, òî[B1 (1 − α1 ) + D1 ] > 0 =⇒ α2 < 1,åñëèα2 < 1, òî[B2 (1 − α2 ) + D2 ] > 0 =⇒ α3 < 1,(∗∗)(∗∗)··········································< 1, òî [Bn−1 (1 − αn−1 ) + Dn−1 ] > 0 =⇒ αn < 1.(∗∗)Èòàê, ∀n : αn < 1. Ïðè ýòîì Cn − Bn αn > 0, òàê êàêCn − Bn αn > Cn − Bn > An > 0(ïî óñë. (*)).Ñëåäîâàòåëüíî∀n : αn > 0."Ïðÿìàÿ ïðîãîíêà". Çíàÿ êîýèöèåíòû αn è βn ïðè n = 1: α1 = α, β1 =β (7.8), íàõîäèì ïî îðìóëå (7.9) ýòè êîýèöèåíòû ïðè n = N − 1: αN , βN .Ñëåäîâàòåëüíî, â ñèëó (7.7) è (7.6) èìååì ñèñòåìó óðàâíåíèé:(yN −1 = αN yN + βN ,(7.11)yN = γyN −1 + δ.78Îòñþäà, èñêëþ÷àÿ yN −1 , íàõîäèì yN - ðåøåíèå íà ïðàâîì êîíöå èíòåðâàëàèíòåãðèðîâàíèÿ óðàâíåíèÿ:yN =γβN + δ,1 − γαN(7.12)ãäå 1 − γαN > 0, òàê êàê γ < 1 è αN < 1."Îáðàòíàÿ ïðîãîíêà".

Ïîëàãàÿ â îðìóëå (7.7)yn−1 = αn yn + βnïîñëåäîâàòåëüíî n = N, N − 1, · · · , 1, è çíàÿ "ïðîãîíî÷íûå"êîýèöèåíòû,íàõîäèì çíà÷åíèÿ â óçëàõ ñåòêè:yN −1 , yN −2 , · · · , y1 , y0 ,à, ñëåäîâàòåëüíî, y0 - ðåøåíèå íà ëåâîì êîíöå èíòåðâàëà èíòåãðèðîâàíèÿóðàâíåíèÿ.79ëàâà 8Ïîíÿòèå îá àñèìïòîòè÷åñêèõìåòîäàõ.8.1åãóëÿðíî âîçìóùåííàÿ çàäà÷à.àññìîòðèì íà÷àëüíóþ çàäà÷ó äëÿ íàõîæäåíèÿ óíêöèè(dy= f (y, x, µ),y(x, µ) : dxy(0, µ) = y 0 ,(8.1)ãäå µ - ìàëûé ïàðàìåòð.

Ïîëàãàÿ îðìàëüíî µ = 0, ïîëó÷èì çàäà÷ó äëÿîïðåäåëåíèÿ óíêöèè(dȳ= f (ȳ, x, 0),y(x, 0) = ȳ(x) : dx(8.2)ȳ(0) = y 0 .Çàäà÷ó (8.2) íàçûâàþò íåâîçìóùåííîé , à (8.1) - âîçìóùåííîé .Îïðåäåëåíèå8.1.Áóäåìíàçûâàòüóíêöèþ f (y, x, µ) ðåãóëÿðíî âîçìóùåííîé, åñëè â íåêîòîðîé îáëàñòè ÊÏ ïðîñòðàíñòâà (y, x, µ) îíà îáëàäàåò íåïðåðûâíûìè è ðàâíîìåðíî îãðàíè÷åííûìè÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïî y è µ äî âòîðîãî ïîðÿäêà âêëþ÷èòåëüíî.Ëåììà 8.1. Åñëè y = y(x, µ) - ðåøåíèå (8.1), òî äèåðåíöèðóÿ (8.1) ïî µ,ïîëó÷èì íà÷àëüíóþ çàäà÷ó äëÿ óíêöèè ³ ´∂yd= ∂f·dx∂µ∂y∂y: ³ ´¯∂µ  ∂y ¯¯=0∂µ∂y∂µ+∂f∂µx=0Òåîðåìà 8.1. Ïóñòü â íåêîòîðîé îáëàñòè ÊÏ - ïðîñòðàíñòâà (y, x, µ) óíêöèÿf (y, x, µ) ÿâëÿåòñÿ ðåãóëÿðíî âîçìóùåííîé.Òîãäà ñóùåñòâóåò ñåãìåíò 0 6 x 6 H , íà êîòîðîì äëÿ ðåøåíèÿ y(x, µ) çàäà÷è(8.1) èìååò ìåñòî àñèìïòîòè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèåy(x, µ) = ȳ(x) + µ∂y(x, 0) + O(µ2 ),∂µãäå ȳ(x) = y(x, 0) - ðåøåíèå ñîîòâåòñòâóþùåé íåâîçìóùåííîé çàäà÷è (8.2).80(*)Äîêàçàòåëüñòâî àçëîæèì y â ðÿä ïî ïàðàìåòðó µ:y = y0 (x) + µy1 (x) + · · ·Ïîäñòàâèì ýòî ðàçëîæåíèå â (8.1) è ðàçëîæèì ïðàâóþ ÷àñòü óðàâíåíèÿ:(∂fdy01+ µ dy+ · · · = f (y0 , x, 0) + ∂f(y0 , x, 0)(µy1 + · · · ) + ∂µ(y0 , x, 0)µ + · · · ,dxdx∂yy0 (0) + µy1 (0) + · · · = y 0 .(8.3)Ïðèðàâíèâàåì ÷ëåíû ïðè îäèíàêîâûõ ñòåïåíÿõ µ:(dy0= f (y0 , x, 0),0ïðè µ : dxy0 (0) = y 0 ;ïðè µ1 :(dy1dx= ∂f(y0 , x, 0)y1 +∂yy1 (0) = 0.∂f(y , x, 0),∂µ 0Ïåðâàÿ çàäà÷à ñîâïàäàåò ñ íà÷àëüíîé çàäà÷åé (8.2) è â ñèëó òåîðåìûåäèíñòâåííîñòèy0 (x) = ȳ(x).Âòîðàÿ çàäà÷à â ñèëó ëåììû äàåòy1 (x) =∂y(x, 0).∂µÑëåäîâàòåëüíî ðàçëîæåíèå ïî ïàðàìåòðó èìååò âèäy(x, µ) = ȳ(x) + µ8.2∂y(x, 0) + O(µ2 ), ÷.ò.ä.∂µÑèíãóëÿðíî âîçìóùåííàÿ çàäà÷à.àññìîòðèì ñèñòåìó óðàâíåíèé, ñîäåðæàùóþ ìàëûé ïàðàìåòð ïðè ïðîèçâîäíîé.Òðåáóåòñÿ íàéòè óíêöèè z = z(x, µ), y = y(x, µ)ïðè ðåøåíèè çàäà÷è dzµ dx = F (z, y, x), dy = f (z, y, x),dx(8.4)0z(0,µ)=z,y(0, µ) = y 0 ,dzãäå 0 < µ - ìàëûé ïàðàìåòð.

Ïðàâàÿ ÷àñòü óðàâíåíèÿ dx= µ1 F (z, y, x) íåÿâëÿåòñÿ ðåãóëÿðíî âîçìóùåííîé. Áóäåì íàçûâàòü ýòó ñèñòåìó ñèíãóëÿðíîâîçìóùåííîé . Ïîëàãàÿ îðìàëüíî µ = 0, ïîëó÷èì íåâîçìóùåííóþ ñèñòåìó(âûðîæäåííóþ ñèñòåìó):(0 = F (z, y, x),(8.5)dy= f (z, y, x),dx81ãäå ïåðâîå óðàâíåíèå ñèñòåìû - êîíå÷íîå îòíîñèòåëüíî z .Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ýòî óðàâíåíèå èìååò äåéñòâèòåëüíûå èçîëèðîâàííûå êîðíè z =ϕ(y, x).Ïóñòü z = ϕ(ȳ, x) - îäèí èç êîðíåé êîíå÷íîãî óðàâíåíèÿ.Òîãäà ïîëó÷èì âûðîæäåííóþ çàäà÷ó(dȳ= f (ϕ(ȳ, x), ȳ, x),dx(8.6)ȳ(0) = y 0 .Òåîðåìà 8.2 (Òåîðåìà Òèõîíîâà).

Ïóñòü:10 . F (z, y, x), f (z, y, x), Fz′ , Fy′ , fz′ , fy′ - íåïðåðûâíû â íåêîòîðîé îáëàñòè òðåõïåðåìåííûõ (z, y, x) : G = D̄ × Z, (y, x) ∈ D̄, z ∈ Z .20 . ϕ(y, x), ϕ′y - íåïðåðûâíû â D̄.30 . ∃ȳ(x) - ðåøåíèå âûðîæäåííîé çàäà÷è (8.6) íà ñåãìåíòå 0 6 x 6 H .40 . ϕ(ȳ, x) - óñòîé÷èâûé êîðåíü â D̄ ⇐⇒Def¯∂F ¯¯< 0, âD̄∂z ¯z=ϕ(ȳ,x)50 . Íà÷àëüíîå çíà÷åíèå z 0 ïðèíàäëåæèò îáëàñòè âëèÿíèÿ óñòîé÷èâîãî êîðíÿϕ(y 0 , 0) óðàâíåíèÿ F (z 0 , y 0 , 0) = 0 ⇐⇒ ò.å. åñëè ϕ1 è ϕ2 - äâà áëèæàéøèõDefê ϕ êîðíÿ ñîîòâåòñòâåííî ñíèçó è ñâåðõó, òî íåîáõîäèìî, ÷òîáû z 0 ëåæàëîâ îáëàñòè (ϕ1 , ϕ2 ), íàçûâàåìîéîáëàñòüþ âëèÿíèÿ (èëè îáëàñòüþïðèòÿæåíèÿ) êîðíÿ.Òîãäà çàäà÷à (8.6) èìååò ðåøåíèå z(x, µ), y(x, µ) íà ñåãìåíòå 0 6 x 6 H .Ñïðàâåäëèâ ïðåäåëüíûé ïåðåõîälimy(x, µ) = ȳ(x) ïðè 0 6 x 6 Hµ→0limz(x, µ) = ϕ(ȳ(x), x) ïðè 0 6 x 6 H,µ→0ãäå ȳ(x) - ðåøåíèå âûðîæäåííîé çàäà÷è.82Ëèòåðàòóðà[1℄ Òèõîíîâ À.Í., Âàñèëüåâàóðàâíåíèÿ.

Ì.: Íàóêà, 1998.À.Á.,ÑâåøíèêîâÀ..Äèåðåíöèàëüíûå[2℄ Ýëüñãîëüö Ë.Ý. Äèåðåíöèàëüíûå óðàâíåíèÿ è âàðèàöèîííîå èñ÷èñëåíèå.Ì.: Íàóêà, 1965.[3℄ Ñòåïàíîâ Â.Â. Êóðñ äèåðåíöèàëüíûõ óðàâíåíèé. Ì.: ÎÈÇ. îñòåõèçäàò,1945.[4℄ Ôèëèïïîâ À.Ô. Ñáîðíèê çàäà÷ ïî äèåðåíöèàëüíûì óðàâíåíèÿì. Ì.: Íàóêà,1970.83.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5224
Авторов
на СтудИзбе
426
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее