- •Билет № 1
- •1°. Пример
- •2°. Определения.
- •3°. Геометрический смысл ду.
- •4°. Задача Коши.
- •1°. Уравнение в полных дифференциалах.
- •2°. Уравнения с разделяющимися переменными.
- •§ 4. Уравнения 1-го порядка, неразрешенные относительно производной.
- •3°. Связь нормальных систем с общими дифференциальными уравнениями (оду) n-го порядка.
- •5°. Нормальная линейная система (нлс).
- •1°. Линейная однородная система (лос).
- •2°. Фундаментальная система решений (фср).
- •Свойства уравнения :
- •4°. Формула Лиувилля-Остроградского (Формула Якоби).
- •4°. Линейные неоднородные уравнения - го порядка с постоянными коэффициентами и правой частью.
- •5°. Лос с постоянными коэффициентами.
- •5°. Лос с постоянными коэффициентами.
- •1°. Теорема о непрерывной зависимости решений от реальных условий.
- •Билет № 24
4°. Линейные неоднородные уравнения - го порядка с постоянными коэффициентами и правой частью.
, ,.
,
, где ,.
,
Теорема:
Если - корень кратностихарактеристического многочлена, то частное решение уравнения можно искать в виде , где,.
Доказательство:
Билет № 19
5°. Лос с постоянными коэффициентами.
, ,
- собственный вектор с собственным числом.
- корни характеристического многочлена.
- собственные вектора.
Опред.: Если собственные числа различны, то соответствующие им собственные вектора линейно-независимы.
Опред.: Линейный оператор (матрица) называется диагонализируемым, если она имеетлинейно-независимых собственных векторов.
Опред.: Если - линейно независимы, то- ФСР.
Билет № 20
5°. Лос с постоянными коэффициентами.
Опред.: Если матрица не диагонализируемая, то ее характеристическое уравнение имеет кратные корни.
Лемма:
Пусть - фундаментальная матрица ЛОС, где- матрица, а- невырожденная матрица. Тогда.
ЛОС , где
Доказательство:
Следствие 1:
Вывод: собственные числа увеличатся на .
Следствие 2:
- постоянная матрица.
Вывод: собственные числа не изменятся.
Теорема (о структуре общего решения):
Фундаментальную систему решений линейной однородной системы можно составить изподмножеств, соответствующих попарно различным корнямхарактеристического многочлена, причем корнюкратностисоответствуетлинейно независ. решений вида, где- многочлены степени не превосходящей.
Доказательство:
Доказательство проводим индукцией по при фиксированном.
База индукции при все корни (собственные числа) различнытеорема справедлива.
Шаг индукции. Предположим, что теорема справедлива для числа . Докажем ее для.
Без ограничения общности можно считать, что ,, а теорема уже доказана для случая, когда- корень кратности,-корень кратности,-корень кратности.
Можно считать, что , иначе делаем заменуна.
Пусть - собственный вектор, соответствующий. Значит,. Можно считать, что.
Сделаем замену переменных: ,,
.
,
Из уравнения следует:
учитывая, что , получаем:.
ФСР : |
- многочлены, степени - многочлены, степени - многочлены, степени |
ФСР
В данной матрице . - многочлены, степени - степень |
, (где- фундаментальная матрица исходной системы).
В результате такого произведения получим матрицу, аналогичную матрице . |
Билет № 21
1°. Теорема о непрерывной зависимости решений от реальных условий.
Опред.: Решение называется непрерывно зависящим от начальных условий на интервале:
Теорема:
Если непрерывна на,на, тоур-я,непрерывно зависит от начальных условий на интервале, где,.
Доказательство:
2°. Устойчивость по Ляпунову. Асимптотическая устойчивость.
, на.
Опред.: Решение нормальной системы называетсяустойчивым по Ляпунову, если той же системы, удовлетворяющее неравенству,, выполняется неравенство,.
Опред.: Решение асимптотически устойчиво, если оно устойчиво по Ляпунову и
, . .
Решение нормальной системы устойчиво тогда и только тогда, когда устойчиво нулевое решение преобразованной системы
Билет №22
3°. Теорема Ляпунова.
Теорема:
Пусть нормальная система имеет решение. Пусть существует дифференцируемая функция, удовлетворяющая условиям:
1). ,.
2). если - решение, топри, тогда точка покояустойчива по Ляпунову.
Если к тому же при,, то точка покояасимптотически устойчива.
Опред.: Функция называется функцией Ляпунова.
Следствие:
Если действительные части всех собственных чисел матрицы отрицательны, то любое решениеассимптотически устойчиво.
Доказательство:
, - собственные числа матрицы.
Если ,.
.
Билет № 23
4°. Классификация точек покоя линейных систем 2-го порядка с постоянными коэффициентами.
, где .
1. ,
|
Устойчивый узел. |
2. , | |
3. . |
«седло»
|
4.
Утверждение:
- действ. вектор функц. тогда и только тогда, когда .
, - линейно не зависимы.
- невырожденная матрица.
Оператор хорошо преобразует вектора.
.
семейство окружностей, преобразованных оператором |
семейство эллипсов «центр». |
5. ,
, . устойчивый фокус.
6. ,
, . неустойчивый фокус.
7. Общее решение: |
8.
|
9. Общее решение: |
10. |
11. Общее решение:
|
12. |
13. Общее решение:
|
14.
|