Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.

Дифференциальные уравнения : конспекты лекций, вопросы и задачи. Ч. 2 : Задачи Коши (110,00 руб.)

0   0
АвторыПрядко Ирина Николаевна, Петрова Любовь Петровна
ИздательствоВоронеж
Страниц27
ID437025
АннотацияПособие подготовлено на кафедре функционального анализа и операторных уравнений математического факультета Воронежского государственного университета
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов 2-го курса дневного отделения
Дифференциальные уравнения : конспекты лекций, вопросы и задачи. Ч. 2 : Задачи Коши / И.Н. Прядко, Л.П. Петрова .— : Воронеж, 2015 .— 27 с. — 27 с. — URL: https://rucont.ru/efd/437025 (дата обращения: 19.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

1 Министерство образования Российской федерации Воронежский государственный университет конспекты лекций вопросы и задачи Дифференциальные уравнения часть 2 Задача Коши пособие для студентов специальности 02.03.01 Воронеж 2015 2 Утверждено научно-методическим советом математического факультета 25 ноября 2015 года Протокол № 0500-10 Составители: Прядко И.Н., Петрова Л.П. <...> Пособие подготовлено на кафедре функционального анализа и операторных уравнений математического факультета Воронежского госуниверситета Рекомендуется для студентов 2-го курса дневного отделения 3 Оглавление 2. <...> Замечание (о нормах в пространстве n ). <...> Условие Липшица и геометрическая интерпретация его в одномерном пространстве. <...> Замечание о непрерывности f по совокупности переменных. <...> Лемма об оценке погрешности n-го приближения . <...> Теорема Коши-Пикара в полосе с переменным коэффициентом Липшица . <...> Теорема Коши–Пикара для уравнения n –го порядка . <...> Овеществление комплексных ОДУ и теорема Коши–Пикара для комплексной нормальной системы. <...> Свойства оператора сдвига по траекториям нормальной автономной системы. <...> 1) Вопрос о локальной разрешимости: имеет ли задача (НС), (НУ) решение на каком–либо промежутке? <...> 2) Вопрос о глобальной разрешимости: имеется ли у этой задачи решение, определенное на наперед заданном промежутке (например, на всей оси, на правой полуоси или на заданном отрезке)? <...> 3) Вопрос о единственности решения задачи (НС), (НУ) на заданном промежутке. <...> Допустим для определенности, что J содержит некоторую правую полуокрест       7 Этот эффект связан с тем, что правая часть 2 1 тет "слишком быстро" по сравнению с x . xx  , x  уравнения (3) при x рас2.1.4. <...> Таким примером может служить уравнение 2 правая часть которого определена при x 0 . <...> Причина неединственности – в том, что правая часть этого уравнения в точке x 0 имеет бесконечную производную по x . <...> Замечание (о нормах в пространстве n ). <...> Для удобства дальнейшего изложения нам необходимо <...>
Дифференциальные_уравнения__конспекты_лекций,_вопросы_и_задачи._Ч._2__Задачи_Коши_.pdf
1 Министерство образования Российской федерации Воронежский государственный университет конспекты лекций вопросы и задачи Дифференциальные уравнения часть 2 Задача Коши пособие для студентов специальности 02.03.01 Воронеж 2015
Стр.1
3 Оглавление 2. ЗАДАЧА КОШИ .......................................................................................................................................................... 5 2.1. ТЕОРЕМА КОШИ–ПИКАРА ............................................................................................................. 5 2.1.1. Постановка задачи .............................................................................................................. 5 2.1.2. Пример отсутствия локальной разрешимости. .............................................................. 6 2.1.3. Пример отсутствия глобальной разрешимости. ............................................................ 6 2.1.4. Пример отсутствия единственности. ............................................................................. 7 2.1.5. Замечание (о нормах в пространстве n ). ..................................................................... 7 2.1.6. Условие Липшица и геометрическая интерпретация его в одномерном пространстве............................................................................................................................... 10 2.1.7. Утверждение о дифференцируемости, условии Липшица и непрерывности. ............ 12 2.1.8. Формулировка теоремы Коши-Пикара в полосе. ........................................................... 12 2.1.9. Замечание о непрерывности f по совокупности переменных. ................................... 13 2.1.10. Лемма об эквивалентном интегральном уравнении.: .................................................. 13 2.1.11. Определение последовательных приближений. ............................................................ 14 2.1.12. Лемма о сближении. ........................................................................................................ 15 2.1.13. Лемма о сходимости.. ..................................................................................................... 16 2.1.14. О непрерывности функции  t . ................................................................................. 17 2.1.15. Лемма об оценке погрешности n-го приближения ...................................................... 17 2.1.16. Лемма о существовании. ................................................................................................ 18 2.1.17. Лемма о единственности ............................................................................................... 18 2.1.18. Теорема Коши-Пикара в полосе с переменным коэффициентом Липшица .............. 18 2.1.19. Локальная теорема Коши–Пикара ................................................................................ 19 2.1.20. Теорема Коши–Пикара для уравнения n –го порядка .................................................. 19 2.1.21. Формулировка теоремы Пеано ...................................................................................... 20 2.1.22. Овеществление комплексных ОДУ и теорема Коши–Пикара для комплексной нормальной системы. .................................................................................................................. 21 2.1.23. Комплексификация. ......................................................................................................... 22 2.2. ОПЕРАТОР СДВИГА ...................................................................................................................... 22 2.2.1. Определение оператора сдвига. ....................................................................................... 22 2.2.2. Простейшие свойства оператора сдвига. ...................................................................... 23 
Стр.3
6 2.1.2. Пример отсутствия локальной разрешимости. Утверждение. Задача xx  – sign ,2 x 00 1 не имеет решения ни на каком промежутке J . Доказательство. Предположим противное: пусть tJ 0 ность нуля. Поскольку  0 sign 0      , можно выбрать эту по22    при таких t   11 0 0 луокрестность так, чтобы на ней при t 0 было   0t  . Из (1) получается, что   111 22t       , т. е. функция убывает. Мы получили противоречие: положительная функция, имевшая в нуле нулевое значение, при t 0 строго убывает и в то же время положительная. Причиной выявленной "неприятности" является разрывность правой части уравнения (1) в точке x = 0. 2.1.3. Пример отсутствия глобальной разрешимости. Рассмотрим следующее уравнение, для которого легко найдём общее решение xx    2     x 2 1 dx dt       t C x 22, t C tg  , –      t C (4)  1 по теореме об УРП ,    C, –22 arctg x t    Подчеркнем, что из полученного вида решения следует, в частности, что вопрос о разрешимости задачи (3), (2), скажем, на промежутке J  имеет отрицательный ответ, так как область определения любого решения не выходит за рамки интервала       22,CC . т.к. x  2 1 0  (3)  (1) (2) xt  – решение задачи (1)–(2) на некотором промежутке J . Точка  может быть граничной точкой J , но, по определению, не может быть единственной точкой промежутка. Допустим для определенности, что J содержит некоторую правую полуокрест      
Стр.6
7 Этот эффект связан с тем, что правая часть 2 1 тет "слишком быстро" по сравнению с x . xx  , x  уравнения (3) при x рас2.1.4. Пример отсутствия единственности. Таким примером может служить уравнение 2 правая часть которого определена при x 0 . У задачи Коши, соответствующей начальному условию (2), помимо нулевого имеется бесконечно много решений x    0 приtC ,    2 t C t C  при   . Причина неединственности – в том, что правая часть этого уравнения в точке x 0 имеет бесконечную производную по x . 2.1.5. Замечание (о нормах в пространстве n ). Для удобства дальнейшего изложения нам необходимо познакомиться с обобщением понятия расстояния в конечномерном пространстве в виде нормы и изучить некоторые её свойства. Определение. Нормой в линейном пространстве L называют функционал  , определённый на всём пространстве и удовлетворяющий для всех , x y L и  следующим аксиомам: 1. 2. xx    а) в n : 1В) 2В) б) в x 0 для всех xL  ; 3. x y x y Примеры норм. x x x x      ; x m 12 .   1 2 0, , n T чениями в n :  ax , , , , nn  x x , , x x x n – пространстве непрерывных на отрезке 0, T функций со зна2 2 1 2 x 2  и xx θ 0    , где θ – ноль пространства L; (неравенство треугольника).  
Стр.7
8 1С) x  max tT0,  x t  1М) A   jn   max,   n    j j  a a 1, 2М) Aa    1, 1, sup  max ijin jn 3М) A Ab b 1   ,   anj n – норма матрицы, инициированная нормой вектора. Задача. Проверить, что нормы, приведённые в примерах, удовлетворяют аксиомам 1–3. Определение. Последовательность  k  , если lim  . норме  к xL k xx 0 k Определение. Две нормы 1 и 2 одного и того же линейного пространства называются эквивалентными, если для них существуют две положительные константы Mm 0 и такие, что m x x M x 1.     1 2 Из определения следует одновременная сходимость по эквивалентным нормам в том смысле, что 12lim x x     , и свойство ограниkk 0 kk  0 lim x x  ченности в эквивалентных нормах сохраняется. Эквивалентность норм обладает кроме того свойством транзитивности. Следующее простое свойство будет нам полезным в доказательстве утверждения об эквивалентности норм. Свойство нормы (обратное неравенство треугольника). x   y x y . xL  называется сходящейся по 1 2 n  , где  n – любая норма в n . в) в пространстве всех квадратных матриц размером  тельных чисел: nn, состоящих из действи
Стр.8