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

В.П. Моденов - Дифференциальные уравнения (курс лекций), страница 4

PDF-файл В.П. Моденов - Дифференциальные уравнения (курс лекций), страница 4 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 4 (394042019-05-09СтудИзба

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 4 страницы из PDF

+ Cn yn ñàìîìäåëå , ª©yk (x), k = 1, nðåøåíèå ÑËÀÓ:- ÔÑ⇒Ñë2.3 T 2.3W (x0 ) 6= 0 ⇒ ñóùåñòâóåò åäèíñòâåííîå~ 0 6= ~0.∃ (C1 , C2 , ..., Cn ) = CÔóíêöèÿnPCk yk (x) óäîâëåòâîðÿåò òîé æå çàäà÷å Êîøè (**), ÷òîk=1è óíêöèÿ Z = Z(x), ñëåäîâàòåëüíî, â ñèëó òåîðåìû ñóùåñòâîâàíèÿ èåäèíñòâåííîñòè ðåøåíèÿ ýòîé çàäà÷ènXCk yk (x) = Z,k=1ò.å. ëþáîå ðåøåíèå îäíîðîäíîãî óðàâíåíèÿ ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå ëèíåéíîéêîìáèíàöèè ÔÑ, ÷.ò.ä.26Ñëåäñòâèÿ Ò.2.5.1 . Ëèíåéíàÿ êîìáèíàöèÿ ÔÑ: y =0nPCk yk (x), ãäåk=1©yk (x), k = 1, nª- ÔÑ,ÿâëÿåòñÿ îáùèì ðåøåíèåì óðàâíåíèÿ Ly = 0.20 . Ìíîæåñòâî ðåøåíèé îäíîðîäíîãî ëèíåéíîãî óðàâíåíèÿ n ïîðÿäêà îáðàçóåòëèíåéíîå ïðîñòðàíñòâî .

( ñèëó Ñë.2.1 Ò.2.1 ëèíåéíàÿ êîìáèíàöèÿ ðåøåíèéñíîâà åñòü ðåøåíèå.)30 . Ëþáàÿ ÔÑ îáðàçóåò áàçèñ â ýòîì ïðîñòðàíñòâå. Ñëåäîâàòåëüíî, îíî n ìåðíî (â ñèëó îïðåäåëåíèÿ ÔÑ è Ò.2.5).2.3Íåîäíîðîäíîå ëèíåéíîå óðàâíåíèå.Òåîðåìà 2.6. Ëþáîå ðåøåíèå íåîäíîðîäíîãî óðàâíåíèÿLy = f (x)(2.5)Lỹ = f (x)(2.5')åñòü ñóììà åãî ÷àñòíîãî ðåøåíèÿè îáùåãî ðåøåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùåãî îäíîðîäíîãî (f (x) ≡ 0), òî åñòüy = ỹ +nXCk yk (x)k=1ª©ãäå yk (x), k = 1, n - ÔÑ, Ck - íåêîòîðûå ïîñòîÿííûå.Äîêàçàòåëüñòâî Âû÷èòàÿ èç óðàâíåíèÿ (2.5) óðàâíåíèå (2.5') ïîëó÷èì L(y−ỹ) = 0. Îòêóäà â ñèëó Ò.2.5 ⇒ y − ỹ =nPCk yk (x),÷.ò.ä.k=1"Íà ñâåòå åñòü âåùè ïîâàæíåå ñàìûõ ïðåêðàñíûõ îòêðûòèé - ýòî çíàíèåìåòîäà, êîòîðûì îíî áûëî ñäåëàíî".

Ëåéáíèö.Äâà ìåòîäà ðåøåíèÿ íåîäíîðîäíîãî ëèíåéíîãî óðàâíåíèÿ.1 . Ìåòîä âàðèàöèè ïîñòîÿííûõ.20 . Ìåòîä óíêöèè Êîøè.10 . Ìåòîä âàðèàöèè ïîñòîÿííûõ (ÌÂÏ).Èùåì ðåøåíèå íåîäíîðîäíîãî óðàâíåíèÿ0Ly = f (x)27â âèäå ëèíåéíîé êîìáèíàöèè ÔÑ ñ íåêîòîðûìè óíêöèÿìè Ck (x):an (x)× y =an−1 (x)× y ′ =nPCk (x)yk (x)k=1nPk=1′′an−2 (x)× y =nPCk (x)yk′ (x) +k=1+(∗)Ck (x)yk′′ (x)nXCk′ (x)yk (x)|k=1+nX{z}{z}=0Ck′ (x)yk′ (x)|k=1=01× y(n)nP=k=1(n)Ck (x)yk (x)+Ly =|k=1{z=0(n−1)Ck′ (x)yk|k=1Ñóììèðóÿ, ïîëó÷èìnXnX|k=1{z(x)}=f (x)(n + 1)} ......... ...........................................................nnXP(n−1)(n−2)Ck (x)yk(x) +Ck′ (x)yk(x)a1 (x)× y (n−1) =k=1=0nz}|{ X(n−1)(x) = f (x),Ck′ (x)ykCk (x) Lyk +{z=0}|k=1{z=f (x)}ãäå äëÿ íàõîæäåíèÿ ïðîèçâîäíûõ èñêîìûõ óíêöèé èìååì ÑËÀÓ: nP ′C (x)yk (x) = 0, k=1 k.................................nP(n−1)Ck′ (x)yk(x) = f (x).k=1Îïðåäåëèòåëü ÑËÀÓ: ∆ = W (x) 6= 0 ⇒ ∃ åäèíñòâåííîå ðåøåíèå ÑËÀÓ {Ck′ (x)}:RxCk′ (x) = ϕk (x) - èçâåñòíûå óíêöèè ⇒ Ck (x) = ϕk (ξ)dξ + Ck .x0Ïîäñòàâëÿÿ â èñêîìûé âèä ðåøåíèÿ (*), ïîëó÷èìy=nX+Ck yk (x)}|k=1 {zîáùåå ðåøåíèåîäíîðîäíîãî óðàâíåíèÿ20 .

Ìåòîä óíêöèè Êîøè.28nXk=1yk (x)Zxxϕk (ξ)dξ{z0}|÷àñòíîå ðåøåíèå Ly = fñ íóëåâûìè íà÷. óñë..Îïðåäåëåíèå 2.9. Ôóíêöèÿ Êîøè ("èìïóëüñíàÿ"óíêöèÿ)çàäà÷è Êîøè- ðåøåíèåLx K(x, ξ) = 0LK(x,ξ)=0Ly(x)=0xK(ξ,ξ)=0y(ξ)=0 K(x, x) = 0′′Kx′ (x, x) = 0Kx (ξ, ξ) = 0y (ξ) = 0⇔K(x, ξ)= y(x) :⇔.......................................(x, ξ) ∈ [a, b] (n−1) (n−1) (n−1)y(ξ) = 1ξ - ïàðàìåòðKx(x, x) = 1Kx(ξ, ξ) = 1Ïðèìåð 1.½Ïðèìåð 2.y ′ (x) − y(x) = 0y(ξ) = 1 ′′ y (x) + y(x) = 0y(ξ) = 0 ′y (ξ) = 1Òåîðåìà 2.7. Ôóíêöèÿ y =Rx⇔ y = K(x, ξ) = ex−ξ⇔ y = K(x, ξ) = sin (x − ξ)K(x, ξ)f (ξ)dξ ÿâëÿåòñÿ ðåøåíèåì çàäà÷è Êîøè äëÿx0íåîäíîðîäíîãî óðàâíåíèÿ ñ íóëåâûìè íà÷àëüíûìè óñëîâèÿìè:½Ly = f (x),y(x0 ) = y ′ (x0 ) = ...

= y (n−1) (x0 ) = 0ãäå K(x, ξ) - óíêöèÿ Êîøè ñîîòâåòñòâóþùåãî óðàâíåíèÿ ïðè f (x) ≡ 0 x, x0 , ξ ∈[a, b].Äîêàçàòåëüñòâî (ïðîâåðêîé:)an (x)× y =Rxíà÷àëüíûå óñëîâèÿâûïîëíåíû:K(ξ)f (ξ)dξ=⇒ y(x0 ) = 0x0Rxan−1 (x)× y ′ = K(x, x)f (x) + Kx′ (ξ)f (ξ)dξ|{z} x0=0′′an−2 (x)× y =Kx′ (x, x)f (x) +{z|}=0RxKx′′ (ξ)f (ξ)dξ=01× y=Kx(n−1) (x, x)f (x) +|Ñóììèðóÿ, ïîëó÷èì{z}=f (x)Ly = f (x) +=⇒ y ′′ (x0 ) = 0x0................ ...........................................................Rx (n−1)a1 (x)× y (n−1) = Kx(n−2) (x, x)f (x) + Kx(ξ)f (ξ)dξ{z} x0|(n)=⇒ y ′ (x0 ) = 0Zxx0Rx=⇒ y (n−1) (x0 ) = 0(n)Kx (x, ξ)f (ξ)dξx0L K(x, ξ) f (ξ)dξ = f (x), ÷.ò.ä.| x {z }=0 ñèëó òåîðåìû åäèíñòâåííîñòè äðóãèõ ðåøåíèé íåò.29Ïðèìåð 3.½y ′ (x) − y(x) = f (x)⇔ y(x) =y(0) = 0Zxex−ξ f (ξ)dξ0Ïðèìåð 4. ′′Zx y (x) + y(x) = f (x)y(0) = 0⇔ y = sin (x − ξ)f (ξ)dξ ′y (0) = 00Çàìå÷àíèå.Ly(x) = δ(x − ξ0 )y(x0 ) = 0y ′ (x0 ) = 0.............y (n−1) (x0 ) = 0⇔y=ZxK(x, ξ)δ(ξ − ξ0 )dξx0=K(x, ξ0 ) ïî îïð.δ --öèèóíêöèÿ âëèÿíèÿ ìãíîâåííîãî åäèíè÷íîãî èñòî÷íèêà ("èìïóëüñíàÿ"óíêöèÿ),ñîñðåäîòî÷åííîãî â ò.

ξ0 , íà òî÷êó x.2.4Ëèíåéíûå óðàâíåíèÿêîýèöèåíòàìè.ñïîñòîÿííûìè2.4.1. Îäíîðîäíîå óðàâíåíèå.Îïðåäåëåíèå 2.10. Ëèíåéíîå îäíîðîäíîå óðàâíåíèå ñ ïîñòîÿííûìèêîýèöèåíòàìè ⇐⇒defLy = y (n) + a1 y (n−1) + ... + an y = 0, ãäå ai = const, i = 1, n.(2.6)Èùåì ÷àñòíûå ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ (2.6) â âèäå eλx (Ýéëåð). Ïîäñòàâëÿÿ â (2.6),ïîëó÷èì:¡ ¢ £¤L eλx = λn + a1 λn−1 + ... + an eλx = M (λ)eλx ⇔¡ ¢L eλx = M (λ)eλx(*)Îïðåäåëåíèå 2.11.

Ìíîãî÷ëåíM (λ) = λn + a1 λn−1 + ... + an30íàçûâàþò õàðàêòåðèñòè÷åñêèì ìíîãî÷ëåíîì óðàâíåíèÿ (2.6), à óðàâíåíèåM (λ) = λn + a1 λn−1 + ... + an = 0(2.7)íàçûâàþò õàðàêòåðèñòè÷åñêèì óðàâíåíèåì äëÿ (2.6).àññìîòðèì äâà ñëó÷àÿ.2.4.1.1. Õàðàêòåðèñòè÷åñêîå óðàâíåíèå (2.7) èìååò n ðàçëè÷íûõ êîðíåé λ1 ,λ2 ,... λn : M (λk ) = 0. Êîðíþ λk ñîîòâåòñòâóåò óíêöèÿ yk = eλk x , (k = 1, n)Ñâîéñòâà óíêöèé©y1 = eλ1 x , y2 = eλ2 x , ..., yn = eλn x1). Ñèñòåìà (2.8) åñòü ñèñòåìà ÷àñòíûõ ðåøåíèé (2.6).Äîêàçàòåëüñòâî  ñèëó òîæäåñòâà (*):ª(2.8)¡¢L eλk x = M (λk )eλk x = 0, ò.ê.

M (λk ) = 0, ÷.ò.ä.2). Ñèñòåìà (2.8) åñòü ñèñòåìà ëèíåéíî íåçàâèñèìûõ óíêöèé.Äîêàçàòåëüñòâî Îïðåäåëèòåëü Âðîíñêîãî:¯¯¯¯ y1y...y2n¯¯ ′′′ ¯¯ y1y2...yn ¯¯=W [y1 , y2 , ..., yn ] = ¯............ ¯¯¯ (n−1)(n−1) ¯(n−1)¯y... yny21¯¯ λx¯ e 1eλ2 x...eλn x ¯¯¯¯ λ eλ1 xλ2 eλ2 x ... λn eλn x ¯¯== ¯¯ 1............ ¯¯¯ n−1¯λ1 eλ1 x λ2n−1 eλ2 x ... λn−1 eλn x ¯¯¯ n¯ 11...1 ¯¯¯¯ λ1λ2 ... λn ¯¯ (λ1 +λ2 +...+λn )x= ¯¯e=... ... ... ¯¯¯ ...¯λ1n−1 λ2n−1 ... λn−1 ¯n|{z}îïðåäåëèòåëü Âàíäåðìîíäà= (λ1 − λ2 )(λ1 − λ3 )...(λ1 − λn )(λ2 − λ3 )...(λ2 − λn )......................(λn−1 − λn ) ×e(λ1 +λ2 +...+λn )x 6= 0,åñëè êîðíè óðàâíåíèÿ (2.7) ðàçëè÷íû.3).

Ñèñòåìà (2.8) îáðàçóåò ÔÑ óðàâíåíèÿ(2.6).©ªÄîêàçàòåëüñòâî Èç 1)., 2). ⇒ yk , k = 1, n - ÔÑ.Def4). Îáùåå ðåøåíèå (2.6): y(x) =nPCk eλk x .k=1Çàìå÷àíèå.  ñëó÷àå êîìïëåêñíûõ êîðíåé ïàðó êîìïëåêñíîçíà÷íûõ óíêöèée(α+iβ)x , e(α−iβ)x çàìåíÿþò âåùåñòâåííûìè óíêöèÿìè eαx cos βx, eαx sin βx èïîëó÷àþò äðóãóþ ÔÑ.2.4.1.2. Óðàâíåíèå M(λ) = 0 (2.7) èìååò êðàòíûå êîðíè :M (λ) = (λ − λ1 )m1 (λ − λ2 )m2 ... (λ − λk )mk ... (λ − λl )ml = 031ãäå mk - êðàòíîñòü λk , m1 + m2 + ... + mk + ... + ml = n. ñèëó îðìóëû Ëåéáíèöà èìååò ìåñòî òîæäåñòâî:¡¢ ©ªL xp eλx = xp M (λ) + pxp−1 M ′ (λ) + ... + M (p) (λ) eλxÊîðíþ λk êðàòíîñòè mk óðàâíåíèÿ (2.6) ñîîòâåòñòâóþò mk óíêöèé:ª© λx λxe k , xe k , ..., xmk −1 eλk x ; k = 1, l(**)(2.9)Ñâîéñòâà:1).

Ñèñòåìà óíêöèé (2.9) åñòü ñèñòåìà ÷àñòíûõ ðåøåíèé (2.6)Äîêàçàòåëüñòâî λk êîðåíü êðàòíîñòè mk ⇔ M (λk ) = 0, M ′ (λk ) =Def0, ¡..., M ¢ (λk ) = 0, M(λk ) 6= 0. Ñëåäîâàòåëüíî, â ñèëó òîæäåñòâà (**)p λk xL xe= 0, ∀p = 0, 1, ..., mk − 1; k = 1, l.2). Ñèñòåìà óíêöèé (2.9) ëèíåéíî íåçàâèñèìà (ñì. ó÷åáíèê ).3). Ñèñòåìà óíêöèé (2.9) îáðàçóåò ÔÑ (ïî îïðåäåëåíèþ ÔÑ).4). Îáùåå ðåøåíèå (2.6) åñòü ëèíåéíàÿ êîìáèíàöèÿ ÔÑ (Ò.2.5).Çàìå÷àíèå.

 ñëó÷àå êîìïëåêñíûõ êîðíåé ïàðó êîìïëåêñíîçíà÷íûõóíêöèé xp e(α+iβ)x , xp e(α−iβ)x çàìåíÿþò âåùåñòâåííûìè óíêöèÿìè xp eαx cos βx,xp eαx sin βx è ïîëó÷àþò äðóãóþ ÔÑ.(mk −1)(mk )2.4.2. Íåîäíîðîäíîå óðàâíåíèå. Ìåòîä íåîïðåäåëåííûõ êîýèöèåíòîâ.àññìîòðèì óðàâíåíèå ñ ïîñòîÿííûìè êîýèöèåíòàìèLy = y (n) + a1 y (n−1) + ... + an y = f (x),(2.10)ãäå f (x) = S(x)eλx , S(x) - ìíîãî÷ëåí ñòåïåíè s, λ - êîíñòàíòà.Óòâåðæäåíèå. Ïóñòü λ1 , λ2 , ..., λk , ..., λl - êîðíè õàðàêòåðèñòè÷åñêîãîóðàâíåíèÿ M (λ) = 0 êðàòíîñòåé m1 , m2 , ..., mk , ..., ml , ãäå m1 + m2 + ... + mk +... + ml = n.Òîãäà:1).

Åñëè λ 6= λk (k = 1, ..., l) (íåðåçîíàíñíûé ñëó÷àé), òî ÷àñòíîå ðåøåíèåóðàâíåíèÿ (2.10) èùåì â âèäåỹ(x) = Ps (x)eλx ,ãäå Ps (x) - ìíîãî÷ëåí ñòåïåíè s, ñ íåîïðåäåëåííûìè êîýèöèåíòàìè.2). Åñëè λ = λk (êðàòí. mk ) (ðåçîíàíñíûé ñëó÷àé), òî ÷àñòíîå ðåøåíèå óðàâíåíèÿ(2.10) èùåì â âèäåỹ(x) = xmk Qs (x)eλx ,ãäå Qs (x) - ìíîãî÷ëåí ñòåïåíè s ñ íåîïðåäåëåííûìè êîýèöèåíòàìè.Ïîäñòàâëÿÿ èñêîìûé âèä ðåøåíèé â (2.10) è ïðèðàâíèâàÿ êîýèöèåíòû ïðèîäèíàêîâûõ ñòåïåíÿõ x, íàõîäèì íåîïðåäåëåííûå êîýèöèåíòû ìíîãî÷ëåíîâPs (x) è Qs (x) (ìåòîä íåîïðåäåëåííûõ êîýèöèåíòîâ ).Çàìå÷àíèå 1. Ê óðàâíåíèþ ñ ïîñòîÿííûìè êîýèöèåíòàìè ñâîäèòñÿ îäíîðîäíîåóðàâíåíèå Ýéëåðàxn y (n) + a1 xn−1 y (n−1) + ... + an y = 0,32åñëè ïîëîæèòü x = et .Çàìå÷àíèå 2.

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. 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
5259
Авторов
на СтудИзбе
420
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее