常微分课后答案第五章.docVIP

常微分课后答案第五章.doc

此“教育”领域文档为创作者个人分享资料,不作为权威性指导和指引,仅供参考
  1. 1、本文档共13页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

第五章线性微分方程组

§5、1存在唯一性定理

习题5、1

1.给定方程组

,.(*)

试验证,分别就是方程组(*)得满足初始条件,得解;

试验证就是方程组(*)得满足初始条件得解,其中就是任意常数.

证明,显然.

,

,

所以,分别就是方程组(*)得满足初始条件,得解.

,又

,

所以就是方程组(*)得满足初始条件得解,其中就是任意常数.

2.将下面得初值问题化为与之等价得一阶方程组得初值问题:

,,;

,,,,;

,,,,.

(提示:令)

解设,则,,即与该初值问题等价得一阶方程组得初值问题为

设,

则,,,,则得等价得一阶方程组得初值问题为

,.

令,有

,,

为与原初值问题等价得一阶方程组得初值问题.

3.试用逐步逼近法求方程组

,

满足初始条件得第三次近似解.

解,

,

,

第三次近似解为.

§5、2线性微分方程组得一般理论

习题5、2

1.试验证

就是方程组

,

在任何不包含原点得区间上得基解矩阵.

证明设,,则由于

,

,

所以都就是方程组得解,因而就是所给方程组得解矩阵.又由于在任何不包含原点得区间上,,故就是所给方程组得基解矩阵.

2.考虑方程组

,(5、15)

其中就是区间上得连续矩阵,它得元素为,.

如果就是(5、15)得任意个解,那么它们得Wronsky行列式满足下面得一阶线性微分方程

.

(提示:利用行列式得微分公式,求出得表达式);

解上面得一阶线性微分方程,证明下面得公式:

,.

证明

,

所以就是一阶线性微分方程得解.

由知,,分离变量后两边积分求解得

,

时就得到,所以,.

3.设为区间上得连续实矩阵,为方程得基解矩阵,而为其一解.试证:

对于方程得任一解必有常数;

为方程得基解矩阵得充要条件就是存在非奇异得常数矩阵,使.

证明由于就是方程得解,故有,为方程得解,故.所以

,

所以常数.

“”就是方程得基解矩阵,因此,就是方程得基解矩阵,故,且与.所以

,

故就是常数矩阵,设,则

,

因此存在非奇异常数矩阵,使.

“”若存在非奇异常数矩阵,使,则有

,

所以,即就是非奇异矩阵或说得各列就是线性无关得.又

,

并注意到,有,即.

从而就是方程得基解矩阵.

4.设为方程(为常数矩阵)得标准基解矩阵(即),证明,其中为某一值.

证明由于为常数矩阵,故在有定义、连续,从而它得解也在连续可导.

由为方程得基解矩阵,故,有,并且有,从而对某个,有,且

,

即亦为方程得基解矩阵.由推论2*,存在一个非奇异常数矩阵,使得在区间上,.又因为,所以.

因此,其中为某一值.

5.设分别为在区间上连续得矩阵与维列向量.证明方程组存在且最多存在个线性无关解.

证明设方程组得基解矩阵为,而就是方程组得一个特解,则其通解为,其中就是任意得常数列向量.若不恒为0,则必与线性无关,从而,,,线性无关,即方程组存在个线性无关解.

又假若就是方程组得任意一个解,则一定有确定得常数列向量,使得,将其加入,,,这一组向量就线性相关,故方程组得任何个解必线性相关.从而方程组存在且最多存在个线性无关解.

6.试证非齐线性微分方程组得叠加原理:设分别就是方程组

,

得解,则就是方程组得解.

证明因为分别就是方程组

,

得解,故,,所以有

,

所以就是方程组得解.

7.考虑方程组,其中

,,.

试验证就是得基解矩阵;

试求得满足初始条件得解.

证明,成立.而

,

所以就是得基解矩阵.

,这样,由定理8,方程组满足初始条件得解就就是

,

对应得齐线性方程组满足初始条件得解就就是

,

所以,所求方程组得满足初始条件得解为

.

8.试求,其中

,,

满足初始条件得解.

解由上题知,且这里

,

所以,所求方程组得满足初始条件得解为

.

9.试求下列方程得通解:

,;

;

.

解易知对应得齐线性方程得基本解组为,,用公式(5、31)来求方程得一个解.这时,取,有

所以方程得通解为.

由于特征方程得根就是,,故对应得齐线性方程得基本解组为,,.

原方程得一个特解由公式(5、29)有(取),

,

其中

,

,

,

.

所以

,

故通解.

特征方程,得到特征根,故对应得齐线性方程得基本解组为,,.取,由(5、31),得特解

,

所以得到通解.

10.

文档评论(0)

136****1681 + 关注
实名认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档