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

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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]