Специальный курс "Асимптотики решений дифференциальных уравнений". Глушко А.В - 5 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

5
подстановку
1
1
(())
ZIkTxU
=+ . Так как
1112
11
(())()(),
IkTxIkTxOk
−−
+=−+
то полученная система примет вид
11
0
110
()
[()(()()()()())()].
dTx
UkxTxxxTxTxOkU
−−
=Λ+ΛΛ−+
Матрицу
1
()
Tx
можно найти из условия, чтобы заключенная в круглые скобки
матрица была диагональной . Эти соображения и приводят к подстановке
(2.4).
Оценка решений. Если в системе (2.5) отбросить члены,
содержащие
1
()
x
α
, то система распадется на два независимых уравнения.
Укороченная система имеет решения
0
0
()(,),1,2,
j
jj
uxyxxej== (2.6)
где обозначено
12
(1;0),(0;1),
ee
==
0
(,)
01/4
1,20
(,)(),
Sxx
yxxQxe
±
=
(2.7)
0
0
(,)()
x
x
SxxQtdt
=
. (2.8)
Покажем , что при условиях , которые будут сформулированы ниже,
система (2.5) имеет решения, близкие к
12
,
uu
. Тогда, воспользовавшись
соотношениями (2.4), получим приближенные формулы для решений
уравнения (2.1). Обозначим
0
01
(,)||()||.
x
x
xxtdt
ρα=
(2.9)
Предположение 2. Существует дважды непрерывно дифференцируемая
при
xI
ветвь корня
()
Qx
, такая, что
Re()0,
QxxI
≥∈
.
Во всех последующих формулах фигурирует именно эта ветвь.
Замечание . Если функция
()
Qx
вещественна, то предположение 2
следует из условия
()0
Qx
,
xI
. Пусть
()0
Qx
>
; искомая ветвь
есть
()0
Qx
>
. Если же
()0
Qx
<
, то
()
Qx
чисто мнимое число, и в
качестве
искомой ветви можно взять
()|()|
QxiQx
=⋅ .
Теорема 1. Пусть выполнены предположения 1,2 и
(,),.
axxI
ρ
<∞∈
(2.10)
                                                     5

подстановку Z =( I +k −1T1 ( x ))U . Так как ( I +k −1T1 ( x)) −1 =I −k −1T1 ( x) +O ( k −2 ),
то полученная система примет вид
                                                   dT0 ( x)
            U ′ =[k Λ ( x) +(T1 ( x)Λ ( x) −Λ ( x)T1 ( x) −T0−1 ( x)
                                                            ) +O(k −1 )]U .
                                                     dx
Матрицу T1 ( x) можно найти из условия, чтобы заключенная в круглые скобки
матрица была диагональной. Эти соображения и приводят к подстановке
(2.4).
       Оценка решений. Если в системе (2.5) отбросить члены,
содержащие α1 ( x) , то система распадется на два независимых уравнения.
Укороченная система имеет решения
                                 u j ( x) =y 0j ( x0 , x)e j , j =1,2,                           (2.6)
где обозначено
                                     e1 =(1; 0),           e2 =(0; 1),
                                     0
                                    y1,2 ( x0 , x) =Q −1/ 4 ( x )e ±S ( x0 , x ) ,               (2.7)

                                                                x
                                          S ( x0 , x) =∫ Q (t ) dt .                             (2.8)
                                                            x0

       Покажем, что при условиях, которые будут сформулированы ниже,
система (2.5) имеет решения, близкие к                              u1 , u 2 . Тогда, воспользовавшись
соотношениями (2.4), получим приближенные формулы для решений
уравнения (2.1). Обозначим
                                                           x
                                        ρ( x0 , x) =| ∫ | α1 (t ) | dt | .                       (2.9)
                                                           x0

       Предположение 2. Существует дважды непрерывно дифференцируемая
при x ∈I ветвь корня          Q( x) , такая, что
                                               Re Q( x) ≥0, x ∈I .
Во всех последующих формулах фигурирует именно эта ветвь.
     Замечание. Если функция Q( x) вещественна, то предположение 2
следует      из     условия Q( x) ≠0 , x ∈I .                   Пусть Q( x) >0 ;     искомая    ветвь
есть Q( x) >0 . Если          же     Q( x) <0 , то                  Q( x) − чисто мнимое число, и в
качестве
искомой ветви можно взять Q( x) =i⋅ | Q( x) | .
       Теорема 1. Пусть выполнены предположения 1,2 и
                              ρ(a, x) <∞, x ∈I .                                                (2.10)