3.5.Метод интегрируемых комбинаций
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
3.6.Системы линейных дифференциальных
уравнений
Система дифференциальных уравнений называется линейной, если она линейна относительно всех неизвестных функций и их производных.
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
Система n линейных уравнений первого порядка, записанная в нормальной форме, имеет вид:
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ddyx = p11(x)y1 + p21(x)y2 + |
|
+ pn1 (x)yn + q1(x); |
8 dy2 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
n |
2 |
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ pn(x)y + q (x); |
> dx = p1(x)y + p2(x)y + |
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< |
|
|
> |
(3.7) |
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
; |
> d n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
> |
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
|
y |
|
|
1 |
1 |
1 |
2 |
|
1 |
n |
n |
|
> |
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
= p (x)y + p (x)y + |
|
+ pn(x)y + q (x); |
> d |
x |
|
> |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
где функции pkj ; qk; j; k = 1; 2; : : : ; n; определены и непрерывны на (конечном или бесконечном) интервале (a; b). Тогда в области
D := (x; y1; y2; : : : ; yn)T |
|
x 2 (a; b); y1; y2; : : : ; yn 2 R |
|
|
|
|
|
|
выполнены условия теоремы 8 (Кош´и) и, следовательно, через каждую точку области D проходит единственная интегральная кривая системы (3.7).
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
Запишем систему (3.7) в матричной форме:
|
dy1 |
1 |
|
0 2 |
2 |
|
2 |
10 |
21 |
0 2 |
1 |
|
0dy2 |
|
|
|
dx |
C |
|
|
p11(x) p21(x) |
|
pn1 (x) |
y1 |
|
q1(x) |
|
|
B dx |
|
Bp1(x) p2(x) |
pn(x)CBy C |
Bq (x)C |
|
B |
|
C |
|
B |
|
|
|
|
CB |
C |
B |
|
C |
|
B |
C |
= |
B |
CB C |
+ B |
C |
(3.8) |
B |
|
|
C |
|
B |
|
|
|
|
CB |
C |
B |
|
C |
B |
|
C |
|
B |
|
|
|
|
CB |
C |
B |
|
C |
|
B |
C |
|
B |
CB C |
B |
C |
|
B |
|
|
C |
|
B |
|
|
|
|
CB |
C |
B |
|
C |
|
B |
|
|
C |
|
B |
|
|
|
|
CB |
C |
B |
|
C |
|
B |
|
C |
|
B |
|
|
|
|
CB C |
B |
|
C |
|
BdynC |
|
B n |
n |
|
n |
CB |
nC |
B n |
C |
|
B d |
x |
C |
|
Bp (x) p (x) |
|
pn(x)CBy |
C |
Bq (x)C |
|
B |
|
C |
|
B |
1 |
2 |
|
CB C |
B C |
|
@ |
|
|
A |
|
@ |
|
|
|
|
A@ |
A |
@ |
|
A |
|
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
Обозначив: |
|
1 |
|
|
|
0y2 |
|
|
|
|
1 |
C |
|
|
|
By |
|
|
|
B |
|
C |
|
dY |
Y = B C |
; |
|
|
d |
|
B |
|
C |
|
x |
B |
|
C |
|
|
B C |
|
|
|
B |
|
C |
|
|
|
B |
|
C |
|
|
|
B C |
|
|
|
B |
nC |
|
|
|
By |
|
C |
|
|
|
B |
|
C |
|
|
|
@ |
|
A |
|
|
|
0dy1 1
dx
BC
Bdy2 C
Bdx C
BC
BC
BC
= B C; Q(x)
BC
BC
BC
BC
BC
@dynA
dx
0 1
q1(x)
BC
Bq2(x)C
BC
BC
BC
BC
= B C и
BC
BC
BC
BC
BC
@ A qn(x)
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
0 |
2 |
2 |
|
2 |
1 |
|
|
p11(x) p21(x) |
|
pn1 (x) |
|
|
Bp1(x) p2(x) |
pn(x)C |
|
B |
|
|
|
|
C |
|
-P(x) = B |
C |
; |
B |
|
|
|
|
C |
|
B |
|
|
|
|
C |
|
B |
C |
|
B |
|
|
|
|
C |
|
B |
|
|
|
|
C |
|
B |
|
|
|
|
C |
|
B n |
n |
|
n |
C |
|
Bp (x) p (x) |
|
pn(x)C |
|
B |
1 |
2 |
|
C |
|
@ |
|
|
|
|
A |
|
запишем систему (3.8) в более удобной краткой матричной форме:
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
|
dY |
+ P(x)Y = Q(x): |
(3.9) |
|
dx |
|
|
|
Если отображение Q : (a; b) - Mn1 (R) тождественно равно нулю на интервале (a; b), или, что то же самое,
все qk(x) |
|
0 (k=1,2,. . . ,n) на интервале (a; b), то систе- |
ма |
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dY |
+ P(x)Y = 0 |
(3.10) |
|
|
|
|
|
|
dx |
|
называется линейной однородной. |
Mn(R) не равно |
Если же отображение Q : (a; b) - |
|
|
|
|
|
1 |
!
тождественно нулю на интервале (a; b), то система (3.9) называется линейной неоднородной.
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
Матрица P 2 Mnn (C(a; b)) называется матрицей коэффициентов системы (3.9) [системы (3.10)] или просто коэффициентами системы, а матрица Q 2 Mn1 (C(a; b)) называется правой частью системы (3.9).
Если система (3.9) и (3.10) имеют одни и те же коэффициенты P : (a; b) -! Mnn(R); то однородная система (3.10) называется соответствующей неоднородной системе (3.9).
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit
First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit