Вивчення систем, еквівалентних системам з відомим типом крапок спокою

Курсова робота

"Вивчення систем, еквівалентних системам з відомим типом крапок спокою"

Реферат

Курсова робота складається з _____ сторінок, 3-х джерел.

Ключові слова: вложима система, з відомим типом крапок спокою, перший інтеграл диференціальної системи, функція, клас систем еквівалентних системі з відомим типом крапок спокою.

Метою курсової роботи є дослідження системи з відомим типом крапок спокою, знаходження першого інтеграла системи, застосування теореми про еквівалентність диференціальних систем.

Зміст

Введення

1. Визначення вложимої системи. Умови вложимості

2. Загальне рішення системи

3. Знаходження першого інтеграла диференціальної системи й умови його існування

4. Функція, що відбиває

5. Застосування теореми про еквівалентність диференціальних систем

Висновок

Список джерел

Введення

У курсовій роботі розглядається вложима система з відомим типом крапок спокою. Як відомо система є вложимою, якщо будь-який компонент цієї системи вложима, тобто система вложима тоді й тільки тоді, коли множина її рішень є підмножиною множини рішень деякої лінійної стаціонарної системи.

В 1-2 м пунктах розглядається вложима система, з відомим типом крапок спокою. Далі перевіряємо чи є x і y загальним рішенням нашої системи рівнянь.

В 3-м ми знаходимо перший інтеграл системи й перевіряємо виконання тотожності.

В 4-м пункті досліджуємо функції, що відбивають

В 5-м пункті застосовуємо теорему про еквівалентність диференціальних систем

1. Визначення вложимої системи. Умови вложимості

Розглянемо диференціальну систему

D. (1)

Будемо називати i-ю компоненту x системи (1) вложимої, якщо для будь-якого рішення x (t) = (x (t),…,x (t)),t, цієї системи функція x t, є многочленом. У такий спосіб i-я компонента системи (1) вложима тоді й тільки тоді, коли для кожного рішення x (t) цієї системи існує лінійне стаціонарне рівняння виду

, (2)

для якого є рішенням. Загалом кажучи, порядок і коефіцієнти рівняння (2) залежать від вибору рішення . В окремому випадку, коли компонента будь-якого рішення системи (1) є одночасно й рішенням деякого, загального для всіх рішень рівняння (2), компоненту системи (1) будемо називати сильно вложимої у рівняння (2).

2. Загальне рішення системи

Розглянемо вложиму систему

(1)

(b>0 і а-постійні) із загальним рішенням

, якщо з 0;

x=0, y=at+c, якщо з=0, де постійні з, з, зі зв'язані співвідношенням з (b+c +c) =a, має два центри в крапках і . Рішення:

Підставимо загальне рішення

у нашу систему (1) одержимо

=

=c (c cosct-c sinct) =

a-

Для стислості розпишемо знаменник і перетворимо

x +y

+b=

=a+c (c sinct+c cosct)

a-

Одержуємо, що x і y є загальним рішенням системи.

3. Знаходження першого інтеграла диференціальної системи й умови його існування

Розглянемо систему = f (t, x), x= (x,…,x), (t,x) (1) с безперервної в області D функцією f. Функція U (t, x), задана в деякої під області G області D, називається першим інтегралом системи (1) в області G, якщо для будь-якого рішення x (t), t, системи (1), графік якого розташований в G функція U (t, x (t)), t, постійна, тобто U (t, x (t)) залежить тільки від вибору рішення x (t) і не залежить від t.

Нехай V (t, x), V: G R, є деяка функція. Похідній від функції V у силу системи (1) назвемо функцію V V R, обумовлену рівністю

V (t, x (t)) t.

Лема 1.

Для будь-якого рішення x (t), t, системи (1), графік якого розташований в G, має місце тотожність

V t.

Без доказу.

Лема 2.

Функція U (t, x), U: G R, являє собою перший інтеграл системи (1) тоді й тільки тоді, коли похідна U у силу системи (1) тотожно в G звертається в нуль.

Необхідність. Нехай U (t, x) є перший інтеграл системи (1). Тоді для будь-якого рішення x (t) цієї системи, застосовуючи лему 1 будемо мати тотожності

U

Звідки при t=t одержимо рівність U (t справедливе при всіх значеннях t і x (t). Необхідність доведена.

Достатність. Нехай тепер U при всіх (t, x) Тоді для будь-якого рішення x (t) системи (1) на підставі леми 1 будемо мати тотожності

а з ним і достатність.

З визначення першого інтеграла треба, що постійна на G функція також є першим інтегралом системи (1). Перший інтеграл U (t, x) будемо називати на G, якщо при всіх (t, x) виконується нерівність.

Функцію U (x) будемо називати стаціонарним першим інтегралом системи (1), якщо вона не залежить від t і є першим інтегралом системи (1).

Знайдемо перший інтеграл нашої системи:

Піднесемо до квадрата й виразимо з

y

Покладемо , одержимо

Перевіримо, що функція - це перший інтеграл системи (1), тобто перевіримо виконання тотожності