Математика / Курсовая работа: Семейства решений с постоянной четной частью

Курсовая работа: Семейства решений с постоянной четной частью

; (1.3)

3). Дифференцируемая функция будет отражающей функцией системы (1.1) тогда и только тогда, когда она удовлетворяет уравнениям в частных производных

(1.4)

и начальному условию

. ( 1.5)

Уравнение (1.4) будем называть основным уравнением (основным соотношением) для отражающей функции.

► Свойство 1) следует непосредственно из определения (*) . Для доказательства свойства 2) заметим, что согласно свойству 1) для любого решения системы (1) верны тождества . Из этих тождеств в силу того, что через каждую точку проходит некоторое решение системы (1.1), и следуют тождества (1.3).

Приступим к доказательству свойства 3). Пусть – отражающая функция системы (1.1). Тогда для неё верно тождество (1.2). Продифференцируем это тождество по и воспользуемся тем, что – решение системы (1.1), и самим тождеством (1.2). Получим тождество

из которого в силу произвольности решения следует, что – решение системы (1.4). Начальное условие согласно свойству 2) так же выполняется.

Пусть некоторая функция удовлетворяет системе (1.4) и условию (1.5). Так как этой системе и этому условию удовлетворяет так же и отражающая функция, то из единственности решения задачи (1.4) – (1.5) функция должна совпадать с отражающей функцией. Свойство 3) доказано.

Основная лемма. Пусть правая часть системы (1.1) – периодична по , непрерывна и имеет непрерывные частные производные по переменным . Тогда отображение за период для системы (1.1) можно найти по формуле

и поэтому решение системы (1.1) будет – периодическим тогда и только тогда, когда есть решение недифференциальной системы

(1.6)

В качестве следствия этой леммы докажем следующее предположение. Пусть непрерывно дифференцируемая функция – периодична и нечетна по , т. е. и . Тогда всякое продолжение на отрезок решение системы (1.1) будет – периодическим и четным по .

Для доказательства достаточно заметить, что функция удовлетворяет уравнению (1.4) и условию (1.5). Поэтому она согласно свойству 3) является отражающей функцией рассматриваемой системы. Уравнение (1.6) в нашем случае вырождается в тождество, и ему удовлетворяет любое , для которого определено значение . Согласно основной лемме любое продолжимое на решение системы (1.1) будет – периодическим. Четность произвольного решения системы (1.1) следует из тождеств , справедливых в силу свойства 1) отражающей функции.