II-ші ретті сызықтық біртекті емес дифференциалдық теңдеулер
II-ші ретті сызықтық біртекті емес дифференциалдық теңдеулерді қарастырамыз
, (5.4)
. (5.1)
5.2 теорема (5.4) сызықтық біртекті емес дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімі осы теңдеудің кез келген дербес шешімі мен (5.4)-ке сәйкес (5.1) біртекті теңдеудің жалпы шешімінің қосындысы болады
(5.5)
– (5.4)-тің шешімі, – (5.1)-дің шешімі, – (5.4)-тің шешімі кейбір дербес шешімі.
Дәлелдеуі. функциясын алайық. Осы функция (5.4)-тің шешімі болатынын көрсетейік. Ол үшін туындыларын есептейміз , . Туындыларды (5.4)-ке орнына қойып
,
яғни тепе-теңдікке келдік: .
функциясы (5.4)-тің жалпы шешімі болатынын көрсетейік. (5.4)-тің кез келген шешімін алайық, онда біртекті теңдеудің жалпы шешімі болады, себебі төмендегі теңдік орындалады
.
функциясы сызықтық біртекті теңдеудің шешімі болғандықтан, оны түрінде жазуға болады, яғни , демек, (5.5)-тен кейбір дербес шешімді ажыратып алдық. Олай болса, (5.5) – сызықтық біртекті емес дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімі. Теорема дәлелденді.
Еркін тұрақтыларды вариациялау көмегімен табу жолын көрсетейік. – (5.1) сызықтық біртекті теңдеудің жалпы шешімі болсын. Дербес шешімін табамыз. Жалпы шешімі
(5.6)
түрінде жазылсын.
туындысын есептейміз: . және функцияларын
(5.7)
теңдігі орындалатындай етіп таңдаймыз. Онда . -ті есептейміз:, оны (7.1)-ге қойсақ, мынаны аламыз:
, яғни
. (5.8)
Сонымен, егер де мен функциялары (5.7) мен (5.8)-ге, дәлірек айтқанда
(5.9)
жүйесіне қанағаттандырса, онда (5.6) берілген теңдеудің шешімі болады
мен сызықтық тәуелсіз функциялар болған соң, жүйенің анықтауы-шы болады, сондықтан (5.9)-дың жалғыз , шешімі табылады. Осыдан , екенін таба-мыз. Табылған мен функцияларын (5.6)-ға қойсақ, (5.4) сызықтық біртекті емес теңдеудің жалпы шешімін анықтаймыз.
Достарыңызбен бөлісу: |