Главная » Просмотр файлов » 1611689230-c82f95de5ae5b8e93bc9da7770e8f930

1611689230-c82f95de5ae5b8e93bc9da7770e8f930 (826746), страница 24

Файл №826746 1611689230-c82f95de5ae5b8e93bc9da7770e8f930 (2018- Слайды Ткачев) 24 страница1611689230-c82f95de5ae5b8e93bc9da7770e8f930 (826746) страница 242021-01-26СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

Òîãäà â ýòîé òî÷êåäëÿ íåêîòîðîãîs ≥ 0.ñëåäîâàòåëüíî, â ýòîéf + sv = 0f = v + g , ãäå g = (g1 , g2 ), è,òî÷êå (1 + s)v = −g èëèÍî(1 + s)2 kv k2 = kg k2 .Äàëåå, kv k2 = (ay1 + by2 )2 + (cy1 + dy2 )2 , è åñëè y1 = r cos θ ,y2 = r sin θ, òî kv k2 = r 2 [(a cos θ + b sin θ)2 + (c cos θ + d sin θ)2 ].Òàê êàê ad − bc 6= 0, òî v = 0 òîëüêî â òî÷êå (0, 0).

Òàêèìîáðàçîì, âåêòîð v - íåïðåðûâåí è íå ðàâåí íóëþ ïðè r = 1.Ïîýòîìóm=kv k > 0,kv k ≥ mräëÿ âñåõ r > 0. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî m (1 + s) r ≤ kg k2 âêàæäîé òî÷êå (y1 , y2 ), â êîòîðîé f è v èìåþòà òàê êàê íîðìàkv kinfr =1îòíîñèòåëüíîrîäíîðîäíà, òî22 2Èíäåêñû îñîáûõ òî÷åêïðîòèâîïîëîæåííûå íàïðàâëåíèÿ.Çíà÷èò, ýòè òî÷êè íå ìîãóò áûòü ñêîëü óãîäíî áëèçêèìè êòî÷êå (0, 0), èáî èç òàêîãî ïðåäïîëîæåíèÿ ñëåäîâàëî áû, ÷òî0< m2 ≤ m2 (1 + s)2 ≤kg k2, à òàê êàêr2kg k = o(r )ïðèr → 0,òîýòî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðîòèâîðå÷èå.Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ íåêîòîðîãî äîñòàòî÷íî ìàëîãîα>0âåêòîðûf è v íå èìåþò ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèé â êðóãå< r < α. Ïîëàãàÿ â ïðåäûäóùèõ ðàññóæäåíèÿõ s = 0, âèäèì,÷òî f íå ìîæåò îáðàùàòüñÿ â íóëü â êðóãå 0 < r < α. Òàêèìîáðàçîì, ïî ïðåäûäóùåé ëåììå, If (J) = Iv (J) äëÿ êàæäîéêðèâîé Æîðäàíà J â êðóãå 0 < r < α, îêðóæàþùåì òî÷êó(0, 0), è ýòî äîêàçûâàåò, ÷òî If (0) = Iv (0).0Òåîðåìà 6.Åñëèf = (f1 , f2 ) - âåêòîð, îïðåäåëåííûé ñèñòåìîé (1), òîIf (0) = −1 èëè +1 â çàâèñèìîñòè îò òîãî, ÿâëÿåòñÿ ëè íà÷àëîñåäëîì äëÿ ëèíåéíîé ñèñòåìû0y1 = ay1 + by2 ,0y2 = cy1 + dy2Èíäåêñû îñîáûõ òî÷åêèëè íåò.Äîêàçàòåëüñòâî.Ïî òåîðåìå 5 äîñòàòî÷íî ïîäñ÷èòàòü èíäåêñ Iv (0).

Äëÿïîäñ÷åòà Iv (0) ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí åäåíè÷íûé êðóã≤ θ ≤ 2π . Î÷åâèäíî, ÷òî ïîëíîåèçìåíåíèå óãëà, êîòîðûé âåêòîð v îáðàçóåò ñ ïîëîæèòåëüíîé y1- ïîëóîñüþ, êîãäà êðèâàÿ J îáõîäèòñÿ îäèí ðàç âJ : y1 = cos θ, y2 = sin θ,0ïîëîæèòåëüíîì íàïðàâëåíèè, ðàâíîZ2πIv (J)d arctg=Jcy1 + dy2ay1 + by2,èëèIv (f ) =ad − bc×2πZ 2π×0(a cos θ + bsin θ)2dθ.+ (c cos θ + d sin θ)2Ïðàâàÿ ÷àñòü ðàâåíñòâà (2) íåïðåðûâíà îòíîñèòåëüíîñîâîêóïíîñòè ïåðåìåííûõad − bc > 0,(a, b, c, d),ad − bc 6= 0. Åñëèad > 0 èëè ad < 0.èáîòî âîçìîæíû äâà ñëó÷àÿ:Èíäåêñû îñîáûõ òî÷åê(2)Åñëèad > 0,òî ïóñòüb, c → 0d →aèâ (2).

Òîãäà ïðàâàÿ÷àñòü (2), áóäó÷è öåëûì ÷èñëîì, îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé. Èòàê,Iv (f ) =12πZ2πdθ = 1.0ad ≤ 0, òî bc < 0, è åñëè ad óâåëè÷èâàåòñÿ òàê,ñòàíîâèòñÿ ad > 0, òî ìîæíî ïðèìåíèòü ïðåäûäóùååÅñëè÷òîðàññóæäåíèå, è ìû ïîëó÷èì òîò æå ðåçóëüòàò.ad − bc < 0, òî ïîäîáíîå ðàññóæäåíèå ïîêàçûâàåò, ÷òîIv (J) = −1. Íî íåðàâåíñòâî ad − bc < 0 ÿâëÿåòñÿ êàê ðàçÅñëèóñëîâèåì, îòëè÷àþùèì ñåäëî îò äðóãèõ òèïîâ îñîáûõ òî÷åê,÷òî äîêàçûâàåò òåîðåìó.Ãëàâà VII.

Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãîïîðÿäêà. Çàäà÷à ÊîøèŸ29. Ïåðâûå èíòåãðàëû ñèñòåìû ÎÄÓ è ïðåäñòàâëåíèåîáùåãî ðåøåíèÿ ëèíåéíîãî îäíîðîäíîãî óðàâíåíèÿ ñ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêà. Çàäà÷à ÊîøèÔóíêöèÿΦ(y , t) = Φ(y1 , ..., yN , t)ÎÄÓ- ïåðâûé èíòåãðàë ñèñòåìû0y = f (y , t),åñëèΦ(y , t) 6≡ const , íî â òî æå âðåìÿ2) Φ(y , t) ïîñòîÿííà âäîëü ëþáîãî ðåøåíèÿ y = y (t) ñèñòåìû0y = f (y , t).Òî åñòü, ÷òîáû Φ(y , t) (ãäå Φ(y , t) - äîñòàòî÷íî ãëàäêàÿ0ôóíêöèÿ) áûëà ïåðâûì èíòåãðàëîì ñèñòåìû ÎÄÓ y = f (y , t)1)íåîáõîäèìî, ÷òîáûa)Φ2t +dNP(Φyi )2 6≡ 0;i=1b) dt Φ(y , t)=NPi=1Φyi fi (y , t) + Φt = 0,Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàòî åñòü ïîëíàÿ ïðîèçâîäíàÿ îòΦ(y , t)0y = f (y , t) ðàâíà íóëþ.1) Åñëè Φ(i) (y , t), i = 1, ..., kâ ñèëó ñèñòåìû- ïåðâûå èíòåãðàëû, òî ëþáàÿãëàäêàÿ ôóíêöèÿ îò íèõ ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì èíòåãðàëîì òîé æåñèñòåìû. ñàìîì äåëå, ïóñòüΦ∗t +NXΦ∗ (y , t) = F (Φ(1) , ..., Φ(k) ).Φ∗yi fi (y , t) =i=1kX(j)FΦ(j) Φt +j=1N+ÒîãäàXi=1fi (y , t) · {kX(j)FΦ(j) Φyi } =j=1kX(j)FΦ(j) {Φt +j=1+NX(j)fi (y , t)Φyi } = 0.i=1Áóäåì íàçûâàòü ïåðâûå èíòåãðàëûΦ(i) (y , t), i = 1, ..., kôóíêöèîíàëüíî íåçàâèñèûìè â íåêîòîðîéîáëàñòè ïåðåìåííûõ(y , t),åñëè â ýòîé îáëàñòè ìàòðèöà∂Φ(i)∂yj,i = 1, ..., k ,Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàj = 0, ..., N , y0 = tïðèN≥1èìååò ðàíãk.Óæå èç îïðåäåëåíèÿ ÿñíî, ÷òî ÷èñëî íåçàâèñèìûõ ïåðâûõèíòåãðàëîâ≤ N + 1.Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òîNX ∂Φ(i)∂Φ(i)∂Φ(i)==−fj (y , t),∂y0∂t∂yjj=1ìû âèäèì, ÷òî ðàíã ìàòðèöû íà ñàìîì äåëåÎêàçûâàåòñÿ, ÷òî ó ñèñòåìûñóùåñòâóåòN0y = f (y , t)íåçàâèñèìûõ ïåðâûõ èíòåãðàëîâ.2) Ïóñòü Φ(i) (y , t),i = 1, ..., Níåçàâèñèìûå ïåðâûå èíòåãðàëûè ïóñòü â íåêîòîðîé îáëàñòè ïåðåìåííûõdet≤ N.äåéñòâèòåëüíî∂Φ(i)∂yj(y , t)!6= 0,i = 1, ..., N; j = 1, ..., N.Φ(N+1) (y , t) - êàêîé-ëèáîy = f (y , t), òî åñòüÏóñòü01)Φ(N++tNXj=1åùå ïåðâûé èíòåãðàë ñèñòåìû1)Φ(N+fj (y , t) = 0.yjÓðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàÒàê êàê det(1)∂Φ(i)∂yj6= 0,òî ïî òåîðåìå î íåÿâíîé ôóíêöèè(N)yj = Yj (Φ , ..., Φ , t) (ïî êðàéíåé ìåðå â îêðåñòíîñòè(i)íåêîòîðîé òî÷êè (y0 , t0 ), êîòîðîé ñîîòâåòñòâóåò çíà÷åíèå Φ0 ).Ãëàäêîñòü Φ(i) (y , t) îáåñïå÷èâàåò ãëàäêîñòü âñåõYj (Φ(1) , ..., Φ(N) , t).Äàëåå,Φ(N+1) (y , t) = Φ(N+1) [Y , t] = H(Φ(1) , ..., Φ(N) , t)è01)= Φ(N++tNX1)fj (y , t) · Φ(N+=yjj=1= Ht +NX(k)HΦ(k) [ΦtNX(k)fj Φyj ] = Ht = 0,j=1k=1òî åñòü+H = G (Φ(1) , ..., Φ(N) ).Èòàê, åñëè íàì óäàëîñü ïîñòðîèòüíåçàâèñèìûõ ïåðâûõ èíòåãðàëîâN ôóíêöèîíàëüíî0Φ(i) (y , t) ñèñòåìû y = f (y , t),Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàòî ëþáîé äðóãîé èíòåãðàë áóäåò äîïóñêàòü ïðåäñòàâëåíèåΦ = F (Φ(1) , ..., Φ(N) ).Êðàòêî ðàññêàæåì, êàê ó ñèñòåìû0y = f (y , t)ìîæíî íàéòèNíåçàâèñèìûõ ïåðâûõ èíòåãðàëîâ.Ïóñòüy (t, y0 ) - ðåøåíèå çàäà÷è Êîøè0y = f (y , t)ñ íåïðåðûâíî - äèôôåðåíöèðóåìîéy (t0 ) = y0j = 1, ..., N âåêòîð - ôóíêöèåé f .

ÒîãäàY (t) =èìååò detY (t)ïîyj∂yj(t, y0 )∂yi06= 0. ñàìîì äåëå,ddtèëè∂yj∂yi0=NX∂fj ∂yk,∂yk ∂yi0k=10Y (t) = fy (y , t)Y (t).Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàÎòñþäà, ïî ôîðìóëå Îñòðîãðàäñêîãî - Ëèóâèëëÿ, ìàòðèöàïðîèçâîäíûõZdetY (t)t= expTr fy (y (τ , y0 ), τ ) dτdetY (t0 ).t0ÍîY (t0 ) = INè, ñëåäîâàòåëüíî, detY (t)Èòàê, ðåøåíèåy = y (t, y0 )6= 0.ÿâëÿåòñÿ íåïðåðûâíî -äèôôåðåíöèðóåìûì ïî âñåì ïåðåìåííûì, ïðè÷åì detY (t)â îêðåñòíîñòè(y0 , t0 ).Òîãäà ïî òåîðåìå î íåÿâíîé ôóíêöèè ñëåäóåò, ÷òîíåïðåðûâíî - äèôôåðåíöèðóåìà ïîðåøåíèÿ óðàâíåíèÿy0 (t, y )6= 00y = f (t, y ),(t, y )y0 = y0 (t, y )âäîëü ëþáîãîà çíà÷èò çíà÷åíèå âåêòîðàÿâëÿåòñÿ ïîñòîÿííûì, òî åñòüdyj (t, y (t)) = 0.dt 0Èíûìè ñëîâàìè,0y = f (y , t),àyi0 (t, y ) ÿâëÿþòñÿ ïåðâûìè èíòåãðàëàìè äëÿ∂yj∂yjìàòðèöû Y = ( ∂y ) è Z = ( ∂y0 ) òàêîâû, ÷òîii0Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàYZ = IN , òî åñòü detZ 6= 0.

Çíà÷èò, ïåðâûå èíòåãðàëûΦ(i) = yi0 (t, y ) ÿâëÿþòñÿ ôóíêöèîíàëüíî íåçàâèñèìûìè.Ïðèìåð 1.0dudv−vdu + udv== dt ⇒= dt−vuv 2 + u2u = −v0v =uΦ(1) = u 2 + v 2 , Φ(2) = t + arctg vu- ïåðâûå èíòåãðàëû. Èëè,ïîñëå ðåøåíèÿ çàäà÷è Êîøè0u = −v0v =uu(t0 ) = u0 ,v (t0 ) = v0Φ̂(1) = u cos(t0 − t) − v sin(t0 − t),Φ̂(2) = u sin(t0 − t) + v cos(t0 − t).Ðàññìîòðèì ëèíåéíîå îäíîðîäíîå óðàâíåíèåut +NXj=1fj (y , t)∂udu=0 ⇒= 0,∂yjdt(1)Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàãäåy = y (t)- ðåøåíèå0y = f (y , t).Ëþáîå ðåøåíèå (1)ïðåäñòàâèìî â âèäåu = F (Φ(1) , ..., Φ(N) ),ãäåΦ(i) , i = 1, ..., N- êàêàÿ-ëèáî ñèñòåìà ôóíêöèàíàëüíîíåçàâèñèìûõ ïåðâûõ èíòåãðàëîâ óðàâíåíèÿÑèñòåìà0y = f (y , t)0y = f (y , t).íàçûâàåòñÿ ñîïóòñòâóþùåéÈíòåãðàëüíûå êðèâûåýòîãî óðàâíåíèÿ íàçûâàþòñÿ õàðàêòåðèñòèêàìèóðàâíåíèÿ â ÷àñòíûõ ïðîèçâîäíûõ ïåðâîãî ïîðÿäêà.(õàðàêòåðèñòè÷åñêîé) ñèñòåìîé ÎÄÓ.y = y (t)duÂäîëü õàðàêòåðèñòèêè dt = 0, òî åñòü u = const .Ðåøåíèå u = u(y , t) óðàâíåíèÿ (1), óäîâëåòâîðÿþùåå ïðèóñëîâèþu(y , t0 ) = ϕ(y ),t = t0íàçûâàåòñÿ ðåøåíèåì çàäà÷è Êîøè(ϕ(y ) - íà÷àëüíîå çíà÷åíèå).Ïîñòðîèì ðåøåíèå ýòîé çàäà÷è â íåêîòîðîé îêðåñòíîñòèãèïåðïëîñêîñòèt = t0 .Ïîñêîëüêódet!∂Φ(i)(y , t) 6= 0∂yjÓðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàâ íåêîòîðîé îêðåñòíîñòè òî÷êè t0 , y0 , òî ïðèíåÿâíîé ôóíêöèè èìååì ïðåäñòàâëåíèåyj = Yj (Φ̄(1) , ..., Φ̄(N) ),ãäåt = t0ïî òåîðåìå îΦ̄(i) = Φ(i) (y , t0 ).ÎïðåäåëèìF (Φ(1) , ..., Φ(N) ) == ϕ Y1 (Φ(1) , ..., Φ(N) ), ..., YN (Φ(1) , ..., Φ(N) ) .Òîãäàu = F Φ(1) (y , t), ..., Φ(N) (y , t) == ϕ Y1 (Φ(1) , ..., Φ(N) ), ..., YN (Φ(1) , ..., Φ(N) )åñòü èñêîìîå ðåøåíèå çàäà÷è Êîøè, ïðè÷åìu(y , t0 ) = ϕ Y1 (Φ̄(1) , ..., Φ̄(N) ), ...,YN (Φ̄(1) , ..., Φ̄(N) ) = ϕ(y ).Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàuèíòåãðàëüíàÿ êðèâàÿy = f(y,t)yj(y)0tu = const = j(y*)y*= y0(y,t)Ðèñ.

1Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàÏðèìåð 2.ut + uy = 0dyÑîïóòñòâóþùàÿ ñèñòåìà ÎÄÓ dt = 1 ⇒ y − t = constΦ(y , t) = y − t - ïåðâûé èíòåãðàë, à y = t + const -⇒u t=0 = ϕ(y ).Òîãäà Φ̄ = Φ(y , 0) = y , u = ϕ(Φ̄) = ϕ(y − t) è u = ϕ(t). ⇒y =t1) Åñëè ϕ(t) 6≡ const , òîãäà ðåøåíèé íåò;2) Åñëè ϕ(t) ≡ ϕ0 - ïîñòîÿííà, òî u = f (y − t), f (0) = ϕ0 õàðàêòåðèñòèêè. Ïóñòüðåøåíèé áåñêîíå÷íî ìíîãî.Ïðèìåð 3.yut − (t + 1)uy = 0u(y , 0) = y= − t+y 1y 2 + (t + 1)2 = constdydtΦ(y , t) = y 2 + (t + 1)2 , u = f y 2 + (t + 1)2.⇒Óðàâíåíèÿ ñ ÷àñòíûìè ïðîèçâîäíûìè ïåðâîãî ïîðÿäêàt00y = r 0- 1y=- r-1-1ytÐèñ.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
5,03 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов лекций

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
6392
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее