O`zbekiston respublikasi o`rta va oliy ta’lim vazirligi qarshi davlat ubiversiteti matematika kafedrasi
Download 0.97 Mb. Pdf ko'rish
|
1-34
- Bu sahifa navigatsiya:
- Bernulli tenglamasi deb
- Eyler-Bernulli usuli
- Rikkati tenglamasi
metodi. (I.7.4) ni (I.7.1) ga qo’yib, 0 ( ) exp ( ) ( )
x x v x p s ds q x tenglikni hosil qilamiz. Bundan 0 0
( ) ( )exp
( ) ( )
( ) exp ( )
x x x x x v x q x p s ds v x с q p s ds d (I.7.5) (I.7.5) ni (I.7.4) ga qo’yib, (I.7.1)ning umumiy yechimini hosil qilamiz: 0 0 0 0 exp ( ) exp
( ) ( ) exp
( ) x x x x x x x y с p s ds p s ds q p s ds d (I.7.6) (I.7.6) formuladagi birinchi qo’shiluvchi bir jinsli tenglama (I.7.2) ning umumiy yechimini, ikkinchi qo’shiluvchi esa (I.7.1) ning xususiy (biror) yechimini beradi.
Shunday qilib, bir jinsli bo’lmagan (I.7.1) tenglamaning umumiy yechimi uning xususiy yechimiga mos bir jinsli tenglama (I.7.2) ning umumiy yechimini qo’shishdan hosil bo’ladi.
Tenglamaning yagona (birorta) xususiy yechimini ajratish uchun qo’shimcha shart qo’yish kerak. (I.7.1) tenglamaning 0
I nuqtada berilgan 0 y qiymatni qabul qiluvchi, ya’ni
0 0 ) ( y x y
(I.7.7) shartni qanoatlantiruvchi yechimi (I.7.6) formuladan osongina topiladi. Bu yechim bitta va u
0
0 0 0 exp ( )
exp ( )
( ) exp ( )
x x x x x x x y y p s ds p s ds q p s ds d (I.7.8) formula bilan ifodalanadi. Demak, ( , ) I
polosa (I.7.1) tenglamaning yagonalik sohasidir. Ravshanki, (I.7.1),(I.7.7) boshlang’ich masalaning (I.7.8) yechimi I oraliqda, ya’ni (I.7.1) tenglamada berilgan funksiyalarning uzluksizlik oralig’ida aniqlangan.
( ) ( )
( 1, 0,{ ( ), ( )} ( )) y p x y q x y p x q x C I
(I.7.9) 31
ko`rinishdagi tenglamaga aytiladi. Bernulli tenglamasi 1 ( )
u x y almashtirish yordamida ) (
1 ( ) ( ) 1 ( x q u x p u
chiziqli tenglamaga keltiriladi.
Bernulli tenglamasini Eyler-Bernulli usuli deb ataluvchi usul bilan ham yechish mumkin. Bu usulga ko’ra yechim y uv ko’rinishda izlanadi, bunda , u v hozircha noma’lum funksiyalar. y uv ni berilgan tenglamaga qo’yamiz: ( ) ( )
u v uv p x uv q x y , ( )
( ) u p x u v uv q x u v
. Endi ( )
0 u p x u
, ya’ni
( ) u p x dx deb, v uchun
( ) uv q x u v
tenglamaga kelamiz. Oxirgi tenglamani yechib, topilgan ,
larga ko’ra Bernulli tenglamasining
yechimini yozamiz. Rikkati tenglamasi deb
) (
( ) ( 2 x c y x b y x a y (I.7.10) ko’rinishdagi tenglamaga aytiladi; bunda 0 ) ( , 0 ) ( ), ( )} ( ), ( ), ( {
b x a I C x c x b x a deb
hisoblanadi ( 0 ) (
a bo’lganda chiziqli tnglama hosil bo’ladi, 0 )
x c bo’lganda esa-Bernulli tenglamasi). Rikkati tenglamasi differensial tenglamalar nazariyasida alohida o’rin tutadi. Bu tenglama amaliy masalalarni yechishda ko’p uchraydi. Umumiy holda Rikkati tenglamasining yechimi kvadraturalarda ifodalanmaydi, ya’ni
( ), ( ), ( ) a x b x c x va elementar funksiyalar orqali chekli sondagi integrallar yordamida topilmaydi. Ba’zi maxsus hollardagina u kvadratularda yechiladi. Shu hollarning ba’zilarini keltiraylik: 1) )
( 2
by ay x f y , 2) c x y b x y a y 2 2 , 3) 2 2
c y x b ay y
(uchala holda ham c b a , , koeffitsientlar o’zgarmas sonlardan iborat). 1) tipdagi tenglamalarda o’zgaruvchilar ajraladi, 2) tipdagilari – o’zgaruvchilariga nisbatan bir jinsli tenglamalar, 3) tipdagilari esa /
almashtirish yordamida o’zgaruvchilari ajraladigan tenglamalarga keltiriladi. Agar Rikkati tenglamasining biror ) (x y xususiy yechimi ma’lum bo’lsa, uning umumiy yechimini topish mumkin. Buning uchun tenglamada ( )
almashtirishni bajarish kerak, bunda
yangi noma’lum funksiya. U holda ushbu 2 (2 ( ) ( ) ( )) ( )
u a x x b x u a x u
Bernulli tenglamasini hosil qilamiz. Oxirgi tenglamani yechish uchun 1
z deb yangi ( ) z z x noma’lum funksiyani kiritish mumkin; bunda chiziqli tenglama hosil bo’ladi. Demak, yangi noma’lum funksiya ) (x z z ni z x y 1 ) (
formula bilan kiritib, z ga nisbatan chiziqli tenglamaga kelamiz. Quyidagi ikki holda xususiy yechim osongina topiladi:
32
d x b d x a x c ) ( ) ( ) ( 2 bo’lganda d x y ) ( xususiy yechim;
1 ) ( ) ( ) ( 2
x b x x a x c bo’lganda esa x x y ) ( xususiy yechim.
Noma’lum funksiyani almashtirish yoramida Rikkati tenglamasining ko’rinishini soddalashtirish mumkin. y noma’lum funksiya o’rniga yangi ( )
noma’lum funksiyani kiritib, ushbu 2 ( )
( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) a x x v v b x v c x x x x
tenglamani hosil qilamiz. Endi ( ) x sifatida ( ) a x ni tanlab ( ( ) ( )
x a x ), tenglamada noma’lum funksiya kvadrati oldidagi koeffitsientni birga tenglashtiramiz: 2 ( )
( ) v v b x v c x
, bu yerda ( )
( ) ( )
, ( )
( ) ( ) ( )
a x b x b x c x c x a x a x . Agar v noma’lum funksiya o’rniga yangi ( )
noma’lum funksiyani kiritsak, ( )
ni tanlash evaziga tenglamada noma’lum funksiya qatnashgan hadni yo`qotish mumkin. Rikkati tenglamasining yana bir xususiy holida to’xtalaylik. Agar , ) ( const a x a , 0 ) (
b
m c cx x c m , ( ) ( o’zgarmaslar) bo’lsa, ushbu m cx ay y 2 (I.7.11) maxsus Rikkati tenglamasi deb ataluvchi tenglamaga kelamiz. Bu tenglama yechimlarining kvadraturalarda ifodalanishi yoki ifodalanmasligi to’la o’rganilgan. 0
bo’lganda (I.7.11) -o’zgaruvcilari ajraladigan tenglama, 2
m bo’lganda esa u /
almashtirish bilan o’zgaruvchilari ajraladigan tenglamaga keltiriladi. Shunday qilib, bu hollarda (I.7.11) maxsus Rikkati tenglamasi kvadraturalarda yechiladi (aslida elementar funksiyalarda). Bundan tashqari 2 4 m m butun son bo’lgan hollarda ham (ya’ni 4 , 1 2 k m k k , holida) (I.7.11) tenglama elementar funksiyalarda yechiladi.
ning qolgan boshqa qiymatlarida esa bu tenglamaning yechimi elementar funksiyalarning chekli sondagi integrallari orqali ifodalanmasligini Liuvill 1841 yil isbotlagan.
Noma’lum funksiyani almashtirish yoramida Rikkati tenglamasining ko’rinishini soddalashtirish mumkin. y noma’lum funksiya o’rniga yangi ( )
noma’lum funksiyani kiritib, ushbu 2 ( )
( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) a x x v v b x v c x x x x
tenglamani hosil qilamiz. Endi ( ) x sifatida ( ) a x ni tanlab ( ( ) ( )
x a x ), tenglamada noma’lum funksiya kvadrati oldidagi koeffitsientni birga tenglashtiramiz: 2 ( )
( ) v v b x v c x
, bu yerda ( )
( ) ( )
, ( )
( ) ( ) ( )
a x b x b x c x c x a x a x . Agar v noma’lum funksiya o’rniga yangi ( )
noma’lum funksiyani kiritsak, ( )
ni tanlash evaziga tenglamada noma’lum funksiya qatnashgan hadni yo`qotish mumkin. 33
Rikkati tenglamasining yana bir xususiy holida to’xtalaylik. Agar ( ) const,
a x a
, 0 ) (
b
m c cx x c m , ( ) ( o’zgarmaslar) bo’lsa, ushbu 2 m dy ay cx dx (I.7.11) maxsus Rikkati tenglamasi deb ataluvchi tenglamaga kelamiz. Bu tenglama yechimlarining kvadraturalarda ifodalanishi yoki ifodalanmasligi to’la o’rganilgan. 0
bo’lganda (I.7.11) -o’zgaruvcilari ajraladigan tenglama, 2
m bo’lganda esa u 1 /
u
almashtirish bilan ushbu
2 2
u a c dx x
bir jinsli tenglamaga keltiriladi. Demak, bu hollarda (I.7.11) maxsus Rikkati tenglamasi kvadraturalarda yechiladi. m ning (I.7.11) tenglama kvadraturalarda yechiladigan boshqa
qiymatlarini topish
maqsadida tenglamaning ko`rinishini o`zgartirmaydigan quyidagi almashtirishni qaraylik: y funksiyaning o`rniga 1
ni,
x
argumentning o`rniga esa 1 x ni
2 1 1 1 y x y ax , 3 1 m x x (I.7.12) formulalar bilan kiritaylik. Natijada ushbu 1 2
1 1 1 1
1 m dy a y c x dx (I.7.13) tenglamani hosil qilamiz, bunda 1 1
4 , , 3 3 3 c a m a c m m m m
. m va
1 m lar orasidagi munosabatni
1 1
1 2 2 m m
(I.7.14) ko`rinishda yozish mumkin. Yuqoridagiga o`xshash almashtirishni (I.7.13) tenglmada bajarib, 2 2
2 2 2 2 2
dy a y c x dx tenglamaga kelamiz, bunda (I.7.14) ga ko`ra 2 1
1 1 1 2 2 2 2 m m m
. Bunday almashtirishlarni k marta bajarib, m o`rniga k m ,
1 1 2 2
k m m
, 1, 2,3, k , (I.7.15) korsatkichni hosil qilamiz. Agar (I.7.11) tenglamadan boshlab yuqoridagi almashtirishlarni teskari tartibda bajarsak, 1 2
, ,
m m m ko`rsatkichli tenglamalarni hosil qilamiz, bunda
1
, 1, 2,3,
2 2
k k m m . (I.7.16)
Agar 2 m bo`lsa, 1 1 2 m m yuqoridagi almashtirishlar 2
ko`rsatkichni o`zgartirmaydi. Agar biror k da
0 k m yoki 0 k m bo`lsa, hosil bo`lgan tenglama va, 34
demak, dastlabki (I.7.11) tenglama ham kvadraturalarda yechiladi. Demak, (I.7.15) va (I.7.16) ga ko`ra, agar m ko`rsatkich 1 1
2 2
m
ya'ni
4 , 1, 2, , 1 2
k m k k shartni butun son
2 4 m m bajarsa, (I.7.11) maxsus Rikkari tenglamasi kvadraturalarda yechiladi. m ning qolgan boshqa qiymatlarida bu tenglamaning yechimi elementar funksiyalarning chekli sondagi integrallari orqali ifodalanmasligini Liuvill 1841 yil isbotlagan.
Download 0.97 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling