Біртекті жүйесінің шешімдерінің негізігі қасиеттері
Біздің нақты тапсырмамыз (1.5) жүйені шешу жолдарын қарастыру. Бірақ бұл тапсырманы шешу үшін, n-ші ретті біртекті сызықтық теңдеу сияқты, кейде бірінші кейбір комплекстік шешімдерін табу ыңғайлылырақ. (1.5) Біртекті жүйенің комплекстік шешімі туралы ұғым енгізейік.
Комплекстік функцияның қосындысын нақты ауыспалыдан қарастырайық
=+ (1.9)
Мұндағы (k) нақты ауыспалыдан нақты функция болып табылады.
(1.9) функцияның жиынтығын (a,b) аралығында біртекті жүйенің (1.5) комплекстік шешімі деп атаймыз, егер бұл функциялар a тепе-теңдігі үшін барлық жүйелердің теңдіктерін қарастырса, яғни
(k)
немесе
+ I + I (1.10)
(k).
Екікомплекссандарөрісібір-бірініңарасындаөзаратең, тексәйкесіншенақтыжәнежорамалбөліктерітеңболса. Олайболса, (1.10) тепе-теңдіктенақтыжәнежорамалбөліктерінтеңестіріпкөреміз, егер (1.5) жүйе (1.9) комплекстікшешімгеиеболса, ондаоныңекінақтышешіміболады
() ,
() ,
яғнифункцияныңнақтыжәнежорамалбөліктері (1.5) біртектісызықтықжүйенің (1.9)комплекстікшешімінқұрушы, осыжүйегеекінақтышешімқұрады.Біртектісызықтықжүйеніңшешімі (1.5) келесіқасиеттергеиеболады, n-шіреттібіртектісызықтықтеңдеудіұқсастыққасиеттеріменшешу.
1. Егер
(k) (1.11)
(2) біртектісызықтықжүйеніңшешімібар, онда
(k) , (1.12)
Мұндағы C – тұрақтысан, олдаосыжүйеніңшешіміболады, біртектісызықтықжүйелердіңшешімінқұрушы, тұрақтыбіреуінебарлықфункциялардыкөбейтіп,бізтағыдашешіміналамыз.Шынымен, (1.12) функцияны (1.5) жүйегеқойып,
( ) C () (1.13)
аламыз.
С-ғақысқартып, бізтепе-теңдікаламыз, (1.11) функция (1.5) жүйеніңшешіміболғандықтан. Сондықтан (1.13) теңдіктепе-теңорындалады, дәлелдеукерегідеосыеді.
Дәлелдейік, шешімнің (1.14) сызықтықтәсілікез-келгентұрақтыкоэфициенттерімен
, , … , , яғнифункцияныңжиыны
(k) (1.15)бұлда (1.5) жүйеніңшешіміболады.Шыныменде, (1.15)-і (1.5)-геқойып, мынаныаламыз
( ) ( ) ( k) (1.16)
немесе
) ( k). (1.17)
Тепе-теңдікорынғаиеболғандықтан
( k), (1.18)
(2) жүйеге -ніңшешімінқойған, нәтижесі (14) теңдікболыптабылады, сәйкесінше, (13) теңдіктетепе-теңорындалады, біздіңдәлелдеукерегіміздеосыеді.Ендібізге (2) біртектіжүйедегі n-ніңжекешешімібелгіліекенінболжайық. Бастысұраққойайық: қандайжағдайдасызықтықәрекетосылардыңшешімдерініңнегізсізтұрақтыкоэфициенттерімен , , … , біртектіжүйеніңжалпышешімінбереді.Қойылғансұраққажауапберуүшін, сызықтытәуелсізжүйеніңфункциясыұғымыненгіземіз.
Остроградский – Лиувилль– Якобиформуласы
Сызықтытәуелсізжүйеніңфункциясыұғымы.Функциялардағы m жүйесінқарастырайық:
( k) ,
. . . . . . . . . (16)
( k) .
Бұлжүйелер (a,b) аралығындасызықтытәуелсіздепаталады, егер ,... , сандарыжоқболса, біруақыттанөлгетеңемес, осыжағдайдабарлық (a,b) интервалындамынатеңдікорындалатынеді:
( k) (17)
яғниегерфункцияныңешқандайсызықтықәрекеті (16) таблицаныңәрбірбағанына, біреуіменғанабарлықбағандарға ,... , тұрақтыкоэфициенттерімен, (a,b) интервалынданөлгетеңемеснемесе , (16) таблицаныңбірде-бірбағаны (a,b) интервалындажатпаса, басқабарлықбағандардасызықтықәрекеторындалады. Қарсыжағдайда (16) жүйелер (a,b) аралығындасызықтытәуелдідепаталады.
Соныменқатар, функцияныңекіжүйесі
( k) ,
( k)
(a,b) интервалындасызықтытәуелсізболады, егермынақатынастарболмаса:
(18)
болғанда, осығанорайескергенімізжөн, (18) кіргенбарлықбайланыстар, (a,b) интервалыныңбарлықнүктелеріндеанықталған.
Шыныменде, егер (16) функцияныңбіржүйесіфункциядантұрса, (a,b) интервалындатепе-теңдікнөлгетең, ондабұлфукцияныңжүйелері (a,b) аралығындасызықтытәуелді.
Шыныменде, мейлі, мысалы,
(a,b) аралығында
Ондакез-келген және болғанда (a,b) интервалында (14) арақатынасорындалады, абұл (16) функцияныңжүйелері (a,b) аралығындасызықтытәуелдіекенінбілдіреді.
Достарыңызбен бөлісу: |