
Apiwayi differencialliq tenlemeler
.pdf32-lekciya. Ekinshi tártipli DT-lerdi dárejeli qatarlar járdeminde integrallaw
Reje:
1.Ekinshi tártipli DT-lerdi dárejeli qatarlar járdeminde sheshiw
2.Uliwmalasqan dārejeli qatarlar
Tayanısh sōzler: Dárejeli qatarlar. Uliwmalasqan dārejeli qatarlar
Birinshi tártipten joqari tártipli ózgermeli koefficientli siziqli differencialliq teńlemeniń sheshimleri bárhá elementar funkciyalarda ańlatila bermeydi hám bunday teńlemeni integrallaw kvadratularǵa da siyrek alip kelinedi.
Bunday teńlemelerdi integrallawdiń eń kóp tarqalǵan usili izlengen sheshimdi dárejeli qatar túrinde kórsetiw bolip tabiladi.
Ekinshi tártipli teńleme bolǵan
|
|
|
|
y'' p(x) y' q(x) y 0 |
|
|
(1) |
|
teńlemesin qarayiq. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Meyli (1) teńlemeniń |
|
p(x) |
|
hám q(x) koefficientleri |
|
x x0 |
|
a intervalda analitikaliq |
|
|
|
|
|||||
funkciyalar bolsin, yaǵniy |
|
x x0 |
|
a bolǵanda jiynaqli bolǵan dárejeli qatarlarǵa jayilatuǵin |
||||
|
|
bolsin:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p(x) pk (x xo )k , |
|
q(x) qk (x xo )k , |
(2) |
|||||||||
|
|
|
|
k 0 |
|
|
|
k 0 |
|
|
|
|
|
Teorema. Eger p(x) |
hám q(x) funkciyalari |
|
x x0 |
|
a |
bolǵanda analitikaliq funkciyalar |
|||||||
|
|
||||||||||||
bolsa, onda (1) teńlemesiniń hár qanday y y(x) sheshimi |
|
x x0 |
|
a bolǵanda analitikaliq |
|||||||||
|
|
||||||||||||
funkciya boladi, yaǵniy |
|
x x0 |
|
a bolǵanda |
jiynaqli |
bolatuǵin |
|
dárejeli |
qatarǵa jayiladi: |
||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y(x) ck (x xo )k , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k 0
Bul teorema (1) teńlemeni integrallawǵa yaǵniy oniń sheshimin dárejeli qatar kórinisinde dúziwge múmkinshilik beredi. Bunday dúziwdiń algoritmi tómendegiden ibarat. A’piwayiliq
ushin x0 0 dep esaplaymiz. (1) teńlemeniń sheshimin |
x tiń dárejeleri boyinsha jayilǵan aniq |
|||
emes koefficientli qatar túrinde izleymiz: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y(x) ck xk , |
|
(3) |
|
|
|
k 0 |
|
|
bunda ck , k 0,1,2,... - aniq emes koefficientler. (3) qatardi (1) teńlemege qoyip, |
||||
|
|
|
|
|
k(k 1)ck xk 2 pk xk kck xk 1 qk xk ck xk 0 |
||||
k 2 |
k 0 |
k 1 |
k 0 |
k 0 |
teńligin alamiz. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Bul |
teńlikti |
x0 , x1, x2 , x3 ,... dárejeleri aldindaǵi koefficientlerdi nolge |
teńlestirip, belgisiz |
||||||||
c0 ,c1 ,c2 ... |
|
koefficientlerin aniqlaw ushin rekurrentlik teńlemeler sistemasin alamiz: |
|||||||||
|
|
|
|
q0c0 p0c1 1 2c2 0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
q1c0 (q0 p1 )c1 2 p0c2 2 3c3 0 |
|
||||||
|
|
|
|
................................................ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
(4) |
||
|
|
|
|
qk i ci (i 1) pk i ci 1 (k 1)(k 2)ck 2 0 |
|||||||
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
.................................................................. |
|
||||||
bundaǵi |
c0 |
hám |
c1 koefficientlerin erkin aliwǵa boladi. c0 hám |
c1 di belgilep, (1) teńlemeniń |
|||||||
y(0) c |
, |
y' (0) c , |
baslanǵish shártlerin qanaatlandiratuǵin |
sheshimin |
izleymiz. Birinshi |
||||||
0 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
teńlemeden c2 , ekinshi teńlemeden c3 ti tabamiz hám t.b. |
|
|
|||||||||
Eger (1) teńlemede |
p(x) hám q(x) funkciyalari racional funkciyalar bolsa, yaǵniy |
||||||||||
|
|
|
|
p(x) |
p1 (x) |
q(x) |
q1 (x) |
|
|
||
|
|
|
|
|
, |
|
, |
|
|
||
|
|
|
|
p0 (x) |
q0 (x) |
|
|
bolip, p0 (x), p1 (x),q0 (x),q1 (x) - kopaǵzalilar bolsa, onda p0 (x) =0 yamasa q0 (x) 0 bolatuǵin tochkalar (1) teńlemeniń ayriqsha tochkalari dep ataladi.
Ekinshi tártipli |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 y'' xp(x) y' q(x) y 0 |
|
(5) |
|||
teńlemesi ushin p(x) hám q(x) |
|
x |
|
a araliqta analitikaliq funkciyalar bolǵanda |
||||
funkciyalari |
|
|||||||
x 0 tochkasi |
ayriqsha |
tochka |
boladi, eger |
p(x) hám q(x) |
funkciyalarin |
dárejeli qatarǵa |
||
jayǵandaǵi p0 |
yamasa |
q0 koefficientleriniń |
birewi nolden |
ózgeshe bolsa. |
Bul regulyarliq |
ayriqsha tochka (yamasa birinshi tekli ayriqsha tocka) dep atalatuǵin eń ápiwayi ayriqsha tochkaniń misali boladi.
x x0 ayriqsha tochkaniń dógereginde dárejeli qatar kórinisindegi sheshim bar bolmawi múmkin. Bul jaǵdayda sheshimdi uliwmalasqan dárejeli qatar túrinde izlew kerek:
|
|
|
|
y (x x0 ) ck (x x0 )k , |
(6) |
|
k 0 |
|
bunda hám c0 ,c1 ,c2 ... , c0 |
c aniqlawi tiyis. |
|
(5) teńlemeni x 0 bolǵanda qaraymiz. Bul teńlemege (6) ańlatpasin |
x0 0 bolǵanda |
|
qoyip, tómendegige iye bolamiz: |
|
( 1) p0 q0 c0 ( 1) p0 ( 1) q0 c1 (p0 q0 )c0 x ...
( k)( k 1) ... p0 ( k) q0 ck ... (p0 q0 )c0 xk ... 0
Bundaǵi x tiń dárejeleri aldindaǵi koefficientlerdi nolge teńlestirip, rekurrentlik teńlemeler sistemasin alamiz:
f0 |
( )c0 0 |
|
f0 |
( 1)c1 f1 ( )c0 0 |
(7) |
............................................. |
|
|
f0 ( 1)ck f1 ( k 1)ck 1 f2 ( k 2)ck 2 ... |
fk ( )c0 0 |
..........................................................................................
Bunda
|
f0 |
( ) ( 1) p0 q0 |
, |
(8) |
|
fm ( ) pm qm , m 1 |
|
||
|
|
|
||
Al, c0 0 |
bolǵanliqtan aniqlawshi teńleme dep atalatuǵin |
|
||
|
|
( 1) p0 q0 0 |
|
|
|
|
|
|
(9) |
teńlemeni qanaatlandiriwi tiyis.
Meyli 1 , 2 - usi teńlemeniń korenleri |
bolsin. Eger 1 2 ayirmasi pútin san bolmasa, |
||||
onda |
f0 ( 1 k) 0, |
f0 ( 2 k) 0, barliq |
k>0 pútin sani ushin, demek, kórsetilgen metod |
||
penen (1) teńlemeniń eki siziqli ǵarezsiz dara sheshimin dúziwge boladi: |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y1 x 1 ck(1) x k |
hám y2 x 2 ck(2) x k |
|
|
|
|
k 0 |
k 0 |
Egerde 1 |
2 |
ayirmasi pútin san bolsa, onda joqarida kórsetilgen usil menen uliwmalasqan |
|||
qatar |
túrinde |
bir |
y1 (x) sheshimdi dúziwge boladi. Bul sheshimdi bile otirip, Liuvill – |
Ostrogradskiy formulasi járdeminde y1 (x) penen siziqli ǵarezsiz bolatuǵin ekinshi sheshimdi tabiw múmkin.
|
|
(x) y (x) |
|
e |
p( x)dx |
||
y |
|
|
|
dx |
|||
2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|||||
|
1 |
|
y 2 |
(x) |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bul formuladan y2 (x) sheshimdi |
y2 (x) Ay1 (x) ln x x 1 ck xk túrinde izlew múmkin |
k 0
ekenligi kelip shiǵadi.
33-lekciya.Dara tuwındılı birinshi tártipli sızıqlı teńleme hám onıń ulıwma sheshimi
Reje:
1.Tiykarǵı túsinikler hám anıqlamalar.
2.Dara tuwındılı birinshi tārtipli sızıqlı teńleme
3.Ulıwma sheshim.
Tayanısh sōzler: Dara tuwındılı differensiallıq teńleme.Tārtibi. Birinshi tārtipli sızıqlı teńleme. Sheshim. Koshi māselesi. Ulıwma sheshim.
Bir neshe ǵárezsiz ózgeriwshilerdi, olardıń belgisiz funkciyasın hám onıń dara tuwındıların baylanıstıratuǵın teńleme dara tuwındılı differenciallıq teńleme dep ataladı. Teńlemedegi eń joqarı tártipli tuwındınıń tártibi teńlemeniń tártibi delinedi. Eki ózgeriwshili z z(x, y) funkciyası jaǵdayında bunday teńlemeniń ulıwma túri tómendegishe jazıladı:
|
|
F (x, y, z, |
z |
, |
z |
, |
2 z |
, |
2 z |
, |
2 z |
,...) 0. |
||||||||||
|
|
x |
y |
x2 |
x y |
y2 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Al, x1, x2 ,..., xn |
túrindegi n ǵárezsiz ózgeriwshili dara tuwındılı |
teńlemeni |
||||||||||||||||||||
F (x , x ,..., x , u, |
u |
,..., |
|
u |
, |
2u |
,..., |
mu |
,...) 0 |
(1) |
||||||||||||
x |
x |
x2 |
xm |
|||||||||||||||||||
|
1 2 |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
n |
|
|
1 |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
túrinde jazıw múmkin, bunda F - óz argumentleriniń berilgen funkciyası. |
||||||||||||||||||||||
(1) teńlemeniń sheshimi dep, x1, x2 ,..., xn |
lerdiń bazıbir ózgeriw oblastında teńlemege kirgen |
|||||||||||||||||||||
óziniń tuwındıları menen anıqlanǵan hám |
|
teńlemeni birdeylikke |
aylandıratuǵın hár qanday |
|||||||||||||||||||
u u(x1, x2 ,..., xn ) |
funkciyasına aytıladı. Al, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
F (x , x ,..., x ,u, |
u |
,..., |
u |
) 0 |
|
(2) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
1 |
2 |
|
n |
|
|
|
x1 |
|
|
xn |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kórinisindegi teńleme birinshi tártipli n ózgeriwshili dara tuwındılı teńleme boladı.
(2) dara tuwındılı differenciallıq teńleme ushın Koshi máselesi tómendegishe qoyıladı: Ǵárezsiz ózgeriwshilerdiń birewiniń belgilengen mánisinde, máselen xn xn(0) bolǵanda berilgen úzliksiz differenciallanatuǵın funkciyaǵa aynalatuǵın, yaǵnıy xn xn(0) bolǵanda
u (x1,..., xn 1 ) |
(3) |
bolatuǵın (2) teńlemeniń
u u(x1, x2 ,..., xn ) |
(4) |
sheshimin tabıw talap etiledi. (3) shártler (4) sheshimniń baslanǵısh shártleri delinedi.
Meyli eki ǵárezsiz ózgeriwshili birinshi tártipli teńleme berilsin:
F (x, y, z, |
z |
, z ) 0. |
(5) |
|
x |
y |
|
Bul teńlemeniń z z(x, y) sheshimine |
(x, y, z) keńisliginde bazıbir betlik sáykes keledi. |
||
Bul betlik (5) teńlemeniń integrallık betligi dep ataladı. (5) teńleme ushın Koshi máselesi |
x x0 |
||
bolǵanda berilgen |
|
|
|
z z(x0 , y) ( y) |
6 |
||
|
|||
baslanǵısh shártin qanaatlandıratuǵın |
|
|
|
z z(x, y) |
(7) |
sheshimin tabıwdan ibarat, yaǵnıy x x0 tegisliginde jatıwshı berilgen (6) iymek sızıǵı arqalı ótiwshi (7) integrallıq betlik izlenedi.
(6) baslanǵısh shártlerdi ózgerte otırıp, biz bir ıqtıyarlı funkciyadan ǵárezli sheshimler kópligine iye bolamız.
Joqarı tártipli dara tuwındılı differenciallıq teńlemeler sisteması ushın sheshimniń bar bolıwı hám birden-birligi haqqındaǵı teoremanı saykes funkciyalardıń hám baslanǵısh shártlerdiń analitikalıq bolıwı shártlerinde dálillegen S.V. Kovalevskaya boldı.
Eger (2) teńlemede belgisiz funkciyalardıń dara tuwındıları sızıqlı túrde qatnassa, bunday teńleme sızıqlı teńleme delinedi. Ol tómendegishe jazıladı:
X |
(x ,..., x , u) |
u |
X |
|
(x ,..., x , u) |
u |
... X |
|
(x ,..., x , u) |
u |
R(x ,..., x , u), |
||||
|
2 |
|
n |
|
|||||||||||
1 |
1 |
n |
x1 |
|
1 |
n |
x2 |
|
1 |
n |
xn |
1 |
n |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
onda
(8)
bunda X1, X2 ,..., Xn , R - berilgen funkciyalar. Teńlemeniń oń jaǵı |
R birdeylik túrde nolge teń, |
|||||||||||||||
al X1, X2 ,..., Xn koefficientleri u ózgeriwshisine ǵárezli bolmaǵanda (8) sızıqlı teńleme |
|
|||||||||||||||
X |
|
(x ,..., x ) |
u |
X |
|
(x ,..., x ) |
u |
... X |
|
(x ,..., x ) |
u |
0 |
(9) |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
1 |
1 |
n x |
2 |
1 |
n x |
n |
1 |
n x |
|
||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
n |
|
túrine iye boladı hám ol birtekli sızıqlı teńleme dep ataladı. Keri jaǵdayda, ol birtekli emes sızıqlı teńleme delinedi.
Simmetriyalıq formadaǵı
|
dx1 |
|
|
|
|
dx2 |
|
... |
|
|
dxn |
|
(10) |
X |
(x ,..., x ) |
X |
2 |
(x ,..., x ) |
X |
n |
(x ,..., x ) |
||||||
1 |
1 |
n |
|
|
1 |
n |
|
|
1 |
n |
|
ápiwayı differenciallıq teńlemeler sisteması (9) birtekli sızıqlı dara tuwındılı differenciallıq teńlemege sáykes keliwshi sistema delinedi.
Teorema. Eger (x1,..., xn ) funkciyası (10) sistemasınıń úzliksiz differenciallanatuǵın integralı bolsa, onda u (x1,..., xn ) funkciyası (9) teńlemeniń sheshimi boladı.
Teorema. Eger u u1 (x1,..., xn ) const (9) teńlemeniń sheshimi bolsa, onda u1 (x1,..., xn ) funkciyası (10) sistemanıń integralı boladı.
Haqıyqatında da, birinshi tastıyıqlaw simmetriyalı formadaǵı ápiwayı differenciallıq teńlemeler sistemasınıń integralınıń anıqlamasınan kelip shıǵadı. Al, ekinshi tastıyıqlawdıń orınlı ekeni de ap-anıq derlik. Xaqıyqatında da, u1 (x1,..., xn ) funkciyasınıń tolıq differencialı (10) sistemaǵa muwapıq, birdeylik túrde nolge teń ekenin dálillew kerek, yaǵnıy
du u1 |
X |
(x ,..., x ) u1 |
X |
|
(x ,..., x ) ... |
u1 |
X |
|
(x ,..., x ) 0. |
(11) |
|||||
2 |
|
n |
|||||||||||||
1 |
x1 |
1 |
1 |
n |
x2 |
|
1 |
n |
xn |
|
1 |
n |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bul u u1 (x1,..., xn ) funkciyasınıń (9) teńlemeniń sheshimi ekeninen kelip shıǵadı.
Demek, bul teoremadan (9) teńlemeni hám (10) sistemanı integrallaw máseleleriniń ekvivalent ekeni kelip shıǵadı.
Berilgen shártlerde (10) sistema dál n-1 ǵárezsiz integrallarǵa iye boladı:
|
|
1 (x1,..., xn ), 2 (x1,..., xn ),..., n (x1,..., xn ). |
(12) |
||
Bul integrallar |
(x(0) |
, x(0) |
,..., x(0) ) |
baslanǵısh tochkanıń bazıbir dógereginde anıqlanǵan hám |
|
|
1 |
2 |
n |
|
|
úzliksiz differenciallanatuǵın funkciyalar boladı. Al, (12) integrallarınıń qálegen úzliksiz differenciallanatuǵın
u F(1, 2 ,..., n 1) |
(13) |
funkciyası da usı (10) sistemanıń integralı boladı hám demek, ol (9) dara tuwındılı teńlemeniń sheshimi boladı. (13) sheshim (9) teńlemeniń ulıwma sheshimi dep ataladı, bunda F - óziniń argumentleriniń qálegen úzliksiz differenciallanıwshı funkciyası.
Eki ǵárezsiz ózgeriwshili teńleme jaǵdayın qaraymız:
P(x, y) |
z |
Q(x, y) |
z |
0, |
(14) |
|
x |
|
y |
|
|
bunda z z(x, y) - belgisiz funkciya, al P(x, y) |
hám Q(x, y) |
- berilgen funkciyalar. (14) |
teńlemeniń hár bir sheshimine (x, y, z) keńisliginde bazıbir betlik - usı teńlemeniń integrallık betligi sáykes keledi. Bul jaǵdayda (10) sistema bir teńlemege aynaladı:
|
|
dx |
|
dy |
|
|
|
|
|
|
. |
(15) |
|
|
|
P(x, y) |
Q(x, y) |
|||
Meyli (x, y) |
usı teńlemeniń integralı bolsın, yaǵnıy (x, y) C |
- ulıwma integral. Sonda |
||||
(14) teńlemeniń ulıwma sheshimi |
|
|
|
|
||
|
|
z F[ (x, y)] |
(16) |
funkciyası boladı, bunda F - qálegen úzliksiz differeciallanatuǵın funkciya.
Geometriyalıq jaqtan, (14) ulıwma sheshimge bir erikli funkciya F ten ǵárezli bolǵan (16) integrallıq betlikler toparı sáykes keledi.
Tákirarlaw ushın sorawlar
1.Dara tuwındılı differenciallıq teńleme degen ne, onıń sheshimi degen ne? Eki ǵárezsiz ózgeriwshili teńlemeniń sheshimi qanday geometriyalıq mániske iye?
2.Qanday teńlemege birinshi tártipli dara tuwındılı sızıqlı teńleme dep ataydı? Qanday jaǵdayda ol birtekli, birtekli emes dep ataladı?
3.Birinshi tártipli dara tuwındılı teńleme ushın Koshi máselesi qalay qoyıladı? Ol eki ǵárezsiz ózgeriwshili teńleme jaǵdayında qanday geometriyalıq maǵanaǵa iye boladı?
4.Birinshi tártipli dara tuwındılı birtekli sızıqlı sistemanıń ulıwma sheshimi qalay dúziledi? Bul teńleme ushın Koshi máselesi qalay sheshiledi?
34-lekciya. Dara tuwındılı kvazisızıqlı birinshi tártipli DT-ler
Reje:
1.Dara tuwındılı kvazisızıqlı birinshi tártipli differenciyallıq teńleme
2.Xarakteristikalar hām integrallıq betlikler.
3.Koshi máselesi sheshiminiń bar-bolıwı hām birden birligi haqqındaḡı KoshiKovalevskaya teoreması
Tayanısh sōzler: Kvazisızıqlı teńleme.Xarakteristikalar. Integrallıq betlik. KoshiKovalevskaya teoreması
Meyli
X |
|
(x ,..., x |
|
,u) |
u |
X |
|
(x ,..., x |
|
,u) |
u |
... X |
|
(x ,...x |
|
,u) |
u |
R(x ,..., x |
|
,u) |
(1) |
||||
1 |
n |
|
2 |
n |
|
n |
n |
|
n |
||||||||||||||||
|
1 |
|
|
x1 |
|
|
1 |
|
x2 |
1 |
|
|
xn |
|
1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
teńlemesi berilsin. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Bundaǵı |
X1, X 2 ,..., X n |
koefficientleri |
hám R oń |
jaǵı |
baslanǵısh |
x1(0) , x2(0) ,..., xn(0) ,u(0) |
tochkasınıń bazıbir dógereginde dara tuwındıları menen birge anıqlanǵan hám úzliksiz bolsın, sonıń menen birge,
X |
n |
(x(0) |
,..., x(0) |
,u(0) ) 0 |
. |
(2) |
|
1 |
n |
|
|||
(1) teńlemeniń sheshimin anıq emes túrde |
|
|
|
|||
V (x1,..., xn ,u) 0 |
|
(3) |
túrinde izleymiz, bunda V - óziniń argumentleriniń bazıbir úzliksiz differenciallanatuǵın funkciyası, sonıń menen birge,
|
|
|
V (x(0) ,..., x(0) ,u(0) ) |
0. |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
(4) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(3) qatnasın xk boyınsha differenciallaymız, bunnan |
u dı x1,...., xn |
diń (3) teńlemeden |
||||||||||||||||||
anıqlanatuǵın funkciyası dep qarastıramız. Sonda |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
V |
V |
u |
0 |
|
|
k 1,..., n , |
(5) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
xk |
|
|
u xk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
bunnan |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k 1,...,n . |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
xk |
|
|
(6) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x k |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
(6) nı (1) ge qoyıp hám |
V ǵa kóbeytip tómendegige iye bolamız: |
|
||||||||||||||||||
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
X |
|
V |
X |
|
|
V |
... X |
|
|
V |
|
R V 0. |
(7) |
||||||
|
1 x |
2 |
x |
|
n |
|
x |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
n |
u |
|
||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(7) teńleme V belgisiz funkciyaǵa qarata birtekli sızıqlı teńleme. Oǵan sáykes keliwshi sistema
|
dx1 |
|
dx2 |
... |
dxn |
|
du |
|
(8) |
|
X1 |
X 2 |
X n |
R |
|||||
|
|
|
|
|
|||||
tómendegi n ǵárezsiz integralǵa iye: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 (x1, x2 ,..., xn ,u),..., n (x1, x2 ,..., xn ,u). |
(9) |
||||||||
Sonlıqtan, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V F( 1, 2 ,..., n ) |
(10) |
||||||
qatnası (7) teńlemeniń ulıwma sheshimi boladı. (10) dı (3) ke qoyıp, (1) teńlemeniń |
izlengen |
||||||||
sheshimine iye bolamız: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F( 1, 2 ,..., n ) 0. |
(11) |
|||||||
Bul (1) teńlemeniń ulıwma sheshimi |
boladı, |
bunda F - ıqtıyarlı |
úzliksiz |
||||||
differenciallanıwshı funkciya. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Meyli

P(x, y, z) |
z |
Q(x, y, z) |
z |
R(x, y, z) |
(12) |
|
x |
y |
|||||
|
|
|
|
|||
berilsin, bunda z z( x, y) - belgisiz funkciya (1) sistema |
|
|
|
|
|
dx |
|
dy |
|
dz |
|
|
(13) |
|
|
|
|
Q |
R |
|
|
||||
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
||
túrine |
iye. Eger 1 (x, y, z), 2 (x, y, z) usı |
|
sistemanıń |
ǵárezsiz |
integralları bolsa, |
onda (14) |
||||
teńlemeniń ulıwma sheshimi |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
F ( 1 , 2 ) 0. |
|
|
(14) |
||||||
Sızıqlı bir tekli bolmaǵan teńleme ushın Koshi máselesiniń sheshiliwin qarayıq. |
|
|||||||||
Koshi máselesi (1) teńlemeniń |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||||||
|
u |
xn x0 (x1,..., xn 1 ) |
|
(15) |
||||||
shártti |
qanaatlandıratuǵın u f (x1,..., xn ) |
sheshimin |
tabıwdan |
ibarat, bunda |
berilgen |
úzliksiz differenciallanatuǵın funkciya. (1) teńlemeniń ulıwma sheshimin bilgen halda, Koshi máselesi sheshimin qalay tabıw kerekligin kórsetemiz. Bul jerde tiykarǵı másele ulıwma sheshimdegi F funkciyanıń kórinisin anıqlawǵa keledi.
(9)birinshi integrallarda xn
i arqalı belgilep alamız, yaǵnıy
ornına baslanǵısh xn0 mánisti qoyıp, payda bolǵan ańlatpalardı
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x ,..., x |
0 |
,u) |
|
|
, |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
1 |
1 |
n |
|
|
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x ,..., x |
0 |
, u) |
|
|
|
, |
|
||||
|
2 |
n |
2 |
|
||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(16) |
................................ |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x ,..., x |
0 |
,u) |
|
|
|
. |
|
|||
|
n |
n |
|
n |
|
|||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
(15) baslanǵısh shártti tómendegi kóriniste jazamız: x |
n |
x0 |
de u (x ,..., x |
) . Bul |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
1 |
n 1 |
|
|
shártti (11) teńlik penen salıstırıp F funkciyanı |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
F( 1, 2 ,..., n ) u (x1, x2 ,..., xn 1) |
|
(17) |
||||||||||
teńlik orınlanatuǵınday etip saylap alamız. (16) sistemanı |
x1, x2 ,..., xn ,u |
larǵa |
qarata |
|||||||||
sheshemiz: |
|
|
|
|
|
|

|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
( |
|
|
|
, |
|
|
|
|
,..., |
|
|
), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
( |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
,..., |
|
|
), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
................................... |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 ( 1 , 2 ,..., n ), |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xn |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 1 ,..., n ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
Endi F ushın |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
F ( 1, 2 ,..., n ) ( 1, 2 ,..., n ) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 ( |
|
|
1, |
|
2 ,..., |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1, |
|
2 ,..., |
|
|
n ) |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
n ),..., n 1 ( |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
funkciyanı alsaq, (17) shárt orınlanadı. Demek, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
( |
|
1, |
|
2 ,..., |
|
n ) 1( |
|
1, |
|
2 ,..., |
|
n ),..., n 1( |
|
1, |
|
2 ,..., |
|
n ) 0 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(18) |
formula izlenip atırǵan Koshi máselesiniń sheshimin anıq emes túrde beredi. (18) teńlemeni y ke qarata sheship, Koshi máselesi sheshimin anıq túrde tabamız.
|
|
|
u |
|
u |
|
|
|
|
Mısal. (1 |
u x y ) |
|
2 |
teńlemesiniń |
y 0 bolǵanda |
z 2x baslanǵısh |
|||
|
|
|
x |
|
y |
|
|
|
|
shártin qanaatlandıratuǵın sheshimin tabıń.
Sheshiliwi. Berilgen dara tuwındılı teńlemege sáykes keliwshi ápiwayı differenciallıq
teńlemeler |
sisteması |
|
|
dx |
|
|
dy |
|
|
du |
|
|
|
|
túrine |
iye. |
Onıń |
integralları |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
u x y |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
1 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
1 u 2 y, 2 2 |
u x y y boladı. Bul integrallarda |
y 0 dep esaplap, tómendegige iye |
|||||||||||||||||||||
bolamız: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
u 1 , |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 u x |
2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bul sistemanı x hám u ǵa qarata sheship,
x 2 2 ,1 4
u 1
qatnasların tabamız. Sonlıqtan (18) formulaǵa muwapıq, berilgen Koshi máselesiniń sheshimi
|
|
2( |
|
|
2 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
2 ) 0, 2 |
1 |
|||||
|
|
|
4 |
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
boladı yamasa 1 hám 2 lerdi olardıń ańlatpaları menen almastırsaq, onda