Σελίδα 1 από 1

Οἱ λύσεις αὐτόνομης ἐξισώσεως προκύπτουν ἀπὸ μετατοπίσεις

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιούλ 03, 2017 11:41 am
από Γ.-Σ. Σμυρλής
ΠΡΟΒΛΗΜΑ. Ἔστω f:\mathbb R\to(0,\infty) συνεχής καὶ \varphi,\psi :\mathbb R\to\mathbb R λύσεις τῆς ἐξισώσεως
x'=f(x). Δείξατε ὅτι ὑπάρχει \tau\in\mathbb R, ὥστε \varphi(t)=\psi(t-\tau), διὰ κάθε t\in\mathbb R
.

Re: Οἱ λύσεις αὐτόνομης ἐξισώσεως προκύπτουν ἀπὸ μετατοπίσεις

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιούλ 03, 2017 3:01 pm
από ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ
Γ.-Σ. Σμυρλής έγραψε:ΠΡΟΒΛΗΜΑ. Ἔστω f:\mathbb R\to(0,\infty) συνεχής καὶ \varphi,\psi :\mathbb R\to\mathbb R λύσεις τῆς ἐξισώσεως
x'=f(x). Δείξατε ὅτι ὑπάρχει \tau\in\mathbb R, ὥστε \varphi(t)=\psi(t-\tau), διὰ κάθε t\in\mathbb R
.
Αλλάζω τους συμβολισμούς για τις λύσεις.

Εστω a(t),b(t) οι λύσεις.

1 περίπτωση. Υπάρχουν t_{1},t_{2} με a(t_{1})=b(t_{2})

Θέτουμε \tau =t_{1}-t_{2},z(t)=b(t-\tau )

Είναι z(t_{1})=a(t_{1})

Από μονοσήμαντο λύσεων έχουμε ότι a(t)=z(t),t\in \mathbb{R} και απεδείχθει.


2 περίπτωση.

Είναι a(t)< b(s),t,s\in \mathbb{R}

Τότε επειδή η a(t) είναι γνησίως αύξουσα και φραγμένη άνω θα έχουμε.

\lim_{t\rightarrow \infty }a(t)=c\in \mathbb{R}\wedge\lim_{t\rightarrow \infty }a'(t)=0

Αντικαθιστώντας στην διαφορική και παίρνοντας t\rightarrow \infty έχουμε f(c)=0

πράγμα ΑΤΟΠΟ.

Αφού 2 περίπτωση δεν υπάρχει απεδείχθει.

Re: Οἱ λύσεις αὐτόνομης ἐξισώσεως προκύπτουν ἀπὸ μετατοπίσεις

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιούλ 03, 2017 3:35 pm
από Mihalis_Lambrou
Γ.-Σ. Σμυρλής έγραψε:ΠΡΟΒΛΗΜΑ. Ἔστω f:\mathbb R\to(0,\infty) συνεχής καὶ \varphi,\psi :\mathbb R\to\mathbb R λύσεις τῆς ἐξισώσεως
x'=f(x). Δείξατε ὅτι ὑπάρχει \tau\in\mathbb R, ὥστε \varphi(t)=\psi(t-\tau), διὰ κάθε t\in\mathbb R
.
Αλλιώς:

Γράφω την εξίσωση ως y'=f(y) για λόγους συνήθειας.

Έστω F αρχική της \frac {1}{f(y)} με, βέβαια, F'(y)=\frac {1}{f(y)} >0 που σημαίνει ότι η F είναι γνήσια αύξουσα (αντιστρέφεται). Από την διαφορική έχουμε F(y)=\int \frac {dy}{f(y)} = x+c, ή αλλιώς y = F^{-1}(x+c).

Aν \varphi,\psi λύσεις, είναι τότε για κατάλληλες σταθερές c_1, c_2 έχουμε

\varphi (x) = F^{-1}(x+c_1), \, \psi (x) = F^{-1}(x+c_2) οπότε

\varphi (x) = F^{-1}(x+c_1)= F^{-1}(x+c_1-c_2+c_2)=\psi (x+c_1-c_2).

Re: Οἱ λύσεις αὐτόνομης ἐξισώσεως προκύπτουν ἀπὸ μετατοπίσεις

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιούλ 03, 2017 4:32 pm
από Γ.-Σ. Σμυρλής
Ἕνα σημεῖο ποὺ εἶναι σημαντικὸ νὰ τονισθεῖ εἶναι ὅτι τὰ προβλήματα ἀρχικῶν τιμῶν τῆς μορφῆς
\displaystyle{ 
x'=f(x), \quad x(\tau)=\xi, 
}
δὲν ἀπολαμβάνουν ἐν γένει μοναδικότητος. Π.χ., τὸ x'=|x|^{1/2}, x(0)=0 ἔχει ἄπειρες τὸ πλῆθος λύσεις.

ΟΜΩΣ, ἂν f(x)\ne 0, διὰ κάθε x, τότε ἀπολαμβάνουν μοναδικότητος, ὅπως προκύπτει ἀπό τὴν 2η ἀνάρτηση του Μιχάλη Λάμπρου.