Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Топ:
Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Дисциплины:
2017-11-17 | 364 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
, (1), где - постоянные вещественные числа, - непрерывны в интервале (a,b).
Так как общее решение неоднородной системы связано с построением общего решения соответствующей однородной системы, то, естественно, сначала рассмотрим однородную систему , (2).
Фундаментальная система решений, из ранее доказанного, существует в интервале .
Для системы (2) всегда можно построить ФСР из элементарных целых функций.
Решение системы (2) будем искать в виде , (3).
Подставляя (3) в (2), получаем , .
Сокращая на , имеем линейную однородную систему относительно , .
(4).
Нетривиальное решение система (4) имеет, когда определитель её равен нулю, т.е. (5).
Уравнение (5) называется характеристическим уравнением системы (2), а корни его называются характеристическими числами. представляет собой многочлен степени n относительно λ.
Случай 1. Все корни характеристического многочлена - действительные и различные, т.е. .
Покажем, что в этом случае ранг матрицы
равен n-1.
Рассмотрим:
где - алгебраические дополнения элемента определителя .
Следовательно, хоть один из определителей (n-1)-го порядка отличен от нуля.
Система (4) имеет ненулевое решение, которое определяется с точностью до множителя. Таким образом, получим n решений системы (2).
(6) - ФСР системы (2).
Поэтому, в силу основной теоремы, общее решение системы (2) в области , имеет вид:
(7).
Пример.
(8).
Подставляя в систему (4), получаем:
.
Аналогично находим при :
.
.
(9) – общее решение системы (8).
Случай 2. Все корни различны, но среди них имеются комплексные.
a + ib u a – ib - простые корни характеристического уравнения. Корню a + ib, согласно формуле (3), соответствует решение
- комплексные числа. Поэтому y1,..., yn – комплексное решение.
|
Отделяя в нём вещественную и мнимую части, получим два вещественных решения. Сопряжённый корень a – ib не порождает новых вещественных решений.
Итак, паре комплексно сопряжённых корней соответствует два вещественных линейно независимых решения.
Пример. (10)
(11) – общее решение данной системы.
Случай 3. Среди корней характеристического уравнения имеются кратные корни.
Как построить в этом случае ФСР для системы (2) даёт ответ следующая теорема.
Теорема.
Если есть характеристическое число кратности k, то ему соответствует решение вида , где P1(x), P2(x),..., Pn(x) – полиномы от х степени, не превышающей k-1, имеющие в совокупности k произвольных коэффициентов. Полиномы могут вырождаться в постоянные числа. В таком случае k-кратному характеристическому числу будет соответствовать решение вида . Но среди коэффициентов k коэффициентов являются произвольными.
Пример.
(12)
λ=-2 - корень кратности два, ему соответствуют решения
(13). Сокращая их на и подставляя в систему (12), получаем:
(14).
Сравнивая в системе (14) коэффициенты при одинаковых степенях, получаем следующие соотношения:
.
Положим : .
Положим : .
Таким образом, (15).
(15) – общее решение системы (12).
ЛЕКЦИЯ 10:
27. Теорема Пикара:
Если в уравнении , при (1)
1. определена и непрерывна в области и, следовательно, ограничена в области , т.е. .
2. Удовлетворяет в области условию Липшица по :
, (2)
Поясним некоторые условия теоремы
Пикара.
1.
2. На практике условие Липшица заменяется . Из этого условия следует условие Липшица.
Обратно, из условия Липшица не следует условие .
Примером может служить функция . Производная не принадлежит в .
Доказательство:
|
Предположим, что существует решение с условием . Тогда (3)
Уравнение (1) и (3) равносильны. Решение (1) является решением (3).
Если найдено решение интегрального уравнения (3), тем самым найдено решение уравнения (1).
Доказывать существование и единственность решения уравнения (1) при заданных условиях будем методом приближений.
За нулевые приближения возьмём ,
(4)
определена и непрерывна,
Предположим, что определена и непрерывна на промежутках , .
даже дифференцируемая функция (интеграл с верхним переменным пределом).
Таким образом, все члены последовательности (4) определены и непрерывны в промежутках и не выходят при этих значениях за пределы области .
2. Докажем равномерную сходимость функциональной последовательности (4) в промежутке .
Вместо (4) будем рассматривать функциональный ряд:
(5)
Сходимость последовательности (4) равносильна сходимости ряда (5), так как частные суммы ряда (5) являются .
Оценим разность {применяем условие Липшица} ,
Учитывая .
Аналогично
И так далее.
(6)
Предполагая, что это утверждение верно для доказывается (6).
Члены ряда для всех значений из промежутка не превосходят по абсолютной величине соответствующих членов следующего ряда с положительными членами:
(7)
Ряд (7) сходится. Сумма этого ряда равна (8)
Согласно признаку Ваейрштрасса ряд (5) сходится равномерно в промежутке .
Пусть сумма ряда (5) или предельная функция последовательности (4).
Тогда по теореме непрерывности суммы равномерно сходящегося ряда функция также непрерывна в промежутке .
Так как , то переходя к пределу при получим:
.
В формуле (4) перейдём к пределу при :
Докажем, что
для из промежутка
Итак,
Предположим, что существует ещё одно решение , удовлетворяющее тем же начальным условиям, которое определено и непрерывно в промежутке и не выходит при этих значениях за пределы области .
Итак,
Оценим
,
и т.д.
(9)
Устремляем в формуле (9):
Откуда .
Замечание:
1. Формула (9) даёт оценку погрешности нашего приближения к решению .
|
2. Формула (8) даёт оценку решения .
3. За нулевое приближение не обязательно брать . Можно брать любую непрерывно дифференцируемую функцию, значения которой не выходят за пределы области .
Пример:
, ,
.
ЛЕКЦИЯ 11:
|
|
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!