Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

DifYr

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
3.77 Mб
Скачать

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

2.6.Линейные дифференциальные уравнения

высшего порядка

Дифференциальное уравнение

y(n) + p1(x)y(n-1) + p2(x)y(n-2) + +

+ pn-1(x)y0 + pn(x)y = q(x)

называется линейным дифференциальным уравнением n-го порядка.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

2.7. Общие сведения о линейных

 

 

дифференциальных уравнениях высшего

 

 

порядка

 

 

 

Пусть задано линейное дифференциальное уравнение

n-го порядка

 

 

 

 

 

y(n) + p1(x)y(n-1) + p2(x)y(n-2) + +

 

 

 

+ pn-1(x)y0 + pn(x)y = q(x); (2.17)

где функции p ; p ; : : : ; p

 

; q : (a; b) -

; (a; b)

R

;

непрерывны на1(a;2b).

n

! R

 

 

 

 

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Покажем, что уравнение (2.17) в области

B= fa < x < b; -1 < y < +1; -1 < y0 < +1; : : : ;

-1 < y(n-1) < +1g

(n + 1)-мерного пространства удовлетворяет условиям

теоремы 2 (Кош´и) существования и единственности решения.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Действительно, так как уравнение (2.17), разрешенное

относительно старшей производной, имеет вид:

y(n) = -p1(x)y(n-1) - p2(x)y(n-2) - -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- pn-1(x)y0 - pn(x)y + q(x);

 

функция f

x; y; y

 

; : : : ; y(n-1)

= -p (x)y(n-1)-

то

 

 

(n-2)

 

 

0

 

 

 

1

 

 

-p2(x)y

 

- - pn-1(x)y0

- pn(x)y + q(x), непре-

рывна в области B и имеет в ней непрерывные частные

производные по y; y0; : : : ; y(n-1):

 

 

 

 

 

@f

= -pn(x);

@f

= -pn-1(x); : : : ;

@f

 

= -p1(x);

@y

 

 

 

@y0

 

 

 

 

@y(n-1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

First

Prev

Next

Last

Go Back Full Screen Close Quit

Из теоремы 2 (Кош´и) следует, что всякая система на-

чальных данных

 

 

 

 

 

x

0

; y ; y

0; y00; : : : ; y(n-1);

 

0

0

0

0

где a < x0 < b, а y0; y0

; y00; : : : ; y(n-1) – любые чис-

 

 

 

0

0

0

ла, определяет в некоторой окрестности точки x0 един-

ственное решение уравнения (2.17). Можно доказать,

что это решение будет определено не только в окрест-

ности точки x0, но и на всем интервале (a; b).

 

 

 

 

First Prev

Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Уравнение

 

 

 

 

y(n) + p1(x)y(n-1) + p2(x)y(n-2) + +

 

+ pn-1(x)y0 + pn(x)y = q(x); (2.18)

где функции p1; p2; : : : ; pn; q : (a; b) -

R; (a; b) R;

непрерывны на (a; b), называется линейным неоднород-

ным уравнением, если функция

q

не

равна тождествен-

 

!

 

но нулю на (a; b).

 

 

 

 

First Prev Next Last

Go Back Full Screen Close Quit

Если же q(x) 0 на интервале (a; b), то уравнение

y(n) + p1(x)y(n-1) + p2(x)y(n-2) + +

 

+ pn-1(x)y0 + pn(x)y = 0; (2.19)

где функции p1; p2; : : : ; pn

: (a; b) -

 

R; (a; b) R;

непрерывны на (a; b), называется линейным однород-

ным уравнением.

!

 

 

First Prev Next

Last Go Back Full Screen Close Quit

Если уравнения (2.18) и (2.19) имеют одни и те же ко-

эффициенты p1; p2; : : : ; pn : (a; b) -

 

R;

(a; b) R; то

однородное уравнение (2.19) называется соответствую-

щим неоднородному уравнению (

2.18).

 

!

 

 

First Prev Next

Last

Go Back Full Screen Close Quit

2.8. Линейные однородные дифференциальные уравнения с произвольными коэффициентами

Пусть задано линейное однородное дифференциальное уравнение n-го порядка

y(n) + p1(x)y(n-1) + p2(x)y(n-2) + +

+pn-1(x)y0 + pn(x)y = 0; (2.20)

скоэффициентами p1; p2; : : : ; pn : (a; b) -! R; (a; b)

R; непрерывными на интервале (a; b).

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]