. (1.51)
Приклад.
.
Розв'язання. Розв’язуємо перше рівняння системи:
;
;
.
Розв’язуємо друге рівняння: – лінійне рівняння першого
порядку. Розв’язав його одержуємо
.
Відповідь: ,
.
Приклад.
Розв'язання. З першого рівняння .
Підставляючи в друге рівняння, одержуємо – лінійне рівняння першого порядку.
Розв’язав його, одержуємо
.
Відповідь: ,
.
Один з основних методів інтегрування систем диференціальних рівнянь полягає в наступному: з рівнянь системи (1.16) і з рівнянь, що утворюються диференціюванням рівнянь системи, виключають всі невідомі функції, крім однієї, для визначення якої одержують одне диференціальне рівняння більше високого порядку. Інтегруючи отримане рівняння, знаходять одну з невідомих функцій, а інші невідомі функції знаходять із вихідних рівнянь і рівнянь, що вийшли в результаті їхнього диференціювання.
Нехай дана нормальна система диференціальних рівнянь
виду:
,
(1.52)
у якій всі функції мають неперервні частинні похідні до
-го порядку включно по всіх своїх
аргументах. Покажемо, що одна з невідомих функцій, наприклад
, що входить до складу розв'язання
системи (1.52), задовольняє деякому рівнянню
-го порядку. Підставивши в систему (1.52)
деяке її розв'язання
, обернемо всі рівняння системи в
тотожності. Тоді, продиференціював першу тотожність по
,
одержимо:
.
(1.53)
Позначивши праву частину останньої тотожності через , одержимо:
.
(1.54)
Диференціюючи (1.54), одержуємо:
(1.55)
(1.56)
.
(1.57)
У такий спосіб одержимо тотожність:
(1.58)
і ще одна тотожність (1.57).
Припустимо, що в розглянутій області зміни змінних, визначник
.
(1.59)
Тоді систему (1.58) можна розв'язати відносно ,
виразивши їх через змінні
. Підставивши знайдені
із системи (1.58) змінні
в рівняння (1.57), одержимо
рівняння
-го порядку:
,
(1.60)
якому задовольняє функція , що є по припущенню функцією
розв’язання
системи
(1.52).
Доведемо тепер, що якщо взяти будь-яке розв'язання побудованого рівняння (1.60), підставити
його в систему (1.60) і визначити із цієї системи
, то система
функцій
(1.61)
буде розв'язанням системи (1.52).
Підставивши знайдену систему функцій (1.61) у систему (1.58), оберне рівняння в тотожності, зокрема:
.
(1.62)
Диференціюючи останню тотожність по ,
одержимо:
.
(1.63)
У цій тотожності поки не можна замінити на
, тому що треба довести, що отримані з
рівняння (1.60) і системи (1.58) функції
задовольняють
системі (1.52).
Віднімаючи з тотожності (1.63) другу тотожність системи (1.58), що має вид (1.53), одержуємо:
,
або в силу першого рівняння
системи (1.58) . Аналогічно, диференціюючи другу
тотожність системи (1.58) і віднімаючи з нього (1.55), написане в розгорнутому
виді, одержуємо:
;
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
Розглянемо лінійну однорідну систему
(1.64)
с -м
невідомим
. Її
визначник збігається з відмінним від нуля функціональним визначником (1.59):
,
і тоді однорідна система (1.64) у кожній точці розглянутої області має єдине тривіальне розв'язання.
.
Тоді, беручи до уваги (1.62), одержуємо, що функцій
є розв'язанням системи рівнянь (1.52).
Зауваження 1.Процес
виключення функцій (крім
)
припускає, що функціональний визначник
. Якщо
ця умова не виконана, то виключають якусь іншу з функцій
, для якої відповідний функціональний
визначник не дорівнює нулю.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.