İleri Diferansiyel Denklemler

Benzer belgeler
İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İkinci Mertebeden Lineer Diferansiyel Denklemler

Alıştırmalar 1. 1) Aşağıdaki diferansiyel denklemlerin mertebesini ve derecesini bulunuz. Bağımlı ve bağımsız değişkenleri belirtiniz.

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER

İÇİNDEKİLER. Ön Söz...2. Adi Diferansiyel Denklemler...3. Birinci Mertebeden ve Birinci Dereceden. Diferansiyel Denklemler...9

İleri Diferansiyel Denklemler

1 Lineer Diferansiyel Denklem Sistemleri

İleri Diferansiyel Denklemler

Kaynaklar Shepley L. Ross, Differential Equations (3rd Edition), 1984.

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

BÖLÜNMÜŞ FARKLAR (DİVİDED DİFFERENCES)

Bir özvektörün sıfırdan farklı herhangi bri sabitle çarpımı yine bir özvektördür.

DENKLEMLER CAUCHY-EULER DENKLEMİ. a n x n dn y dx n + a n 1x n 1 dn 1 y

İÇİNDEKİLER KISIM 1: BİRİNCİ MERTEBE ADİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER

28/04/2014 tarihli LYS-1 Matematik-Geometri Testi konu analizi SORU NO LYS 1 MATEMATİK TESTİ KAZANIM NO KAZANIMLAR 1 / 31

Math 322 Diferensiyel Denklemler Ders Notları 2012

x 0 = A(t)x + B(t) (2.1.2)

İleri Diferansiyel Denklemler

HATA VE HATA KAYNAKLARI...

EĞİTİM - ÖĞRETİM YILI 10. SINIF MATEMATİK DERSİ DESTEKLEME VE YETİŞTİRME KURSU KAZANIMLARI VE TESTLERİ

Değişken Katsayılı Adi Diferensiyel Denklemler Katsayıları bağımsız(x) değişkene bağlı diferensiyel denklemlerdir. Genel ifadesi şöyledir.

VEKTÖR UZAYLARI 1.GİRİŞ

İleri Diferansiyel Denklemler

biçimindeki ifadelere iki değişkenli polinomlar denir. Bu polinomda aynı terimdeki değişkenlerin üsleri toplamından en büyük olanına polinomun dereces

8.Konu Vektör uzayları, Alt Uzaylar

FEN FAKÜLTESİ MATEMATİK BÖLÜMÜ YAZ OKULU DERS İÇERİGİ. Bölümü Dersin Kodu ve Adı T P K AKTS

PERGEL YAYINLARI LYS 1 DENEME-6 KONU ANALİZİ SORU NO LYS 1 MATEMATİK TESTİ KAZANIM NO KAZANIMLAR

13.Konu Reel sayılar

Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 SAYILAR 11 Bölüm 2 KÜMELER 31 Bölüm 3 FONKSİYONLAR

Proje Adı: Sonlu Bir Aritmetik Dizinin Terimlerinin Kuvvetleri Toplamının İndirgeme Bağıntısıyla Bulunması.

ÖABT İLKÖĞRETİM MATEMATİK

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

İÇİNDEKİLER. Bölüm 2 CEBİR 43

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 KÜMELER Bölüm 2 SAYILAR

Şimdi de [ ] vektörünün ile gösterilen boyu veya büyüklüğü Pisagor. teoreminini iki kere kullanarak

FEN FAKÜLTESİ MATEMATİK BÖLÜMÜ YAZ OKULU DERS İÇERİĞİ. (Mühendislik Fakültesi Bütün Bölümler, Fen Fakültesi Kimya ve Astronomi Bölümleri)

1. BÖLÜM Polinomlar BÖLÜM II. Dereceden Denklemler BÖLÜM II. Dereceden Eşitsizlikler BÖLÜM Parabol

İleri Diferansiyel Denklemler

Özdeğer ve Özvektörler

Örnek...1 : Örnek...5 : n bir pozitif tamsayı ise i 4 n + 2 +i 8 n i 2 0 n + 6 =?

DERS ÖĞRETİM PROGRAMI FORMU

1. GRUPLAR. c (Birleşme özelliği) sağlanır. 2) a G için a e e a a olacak şekilde e G (e ye birim eleman denir) vardır.

Sağ Taraf Fonksiyonu İle İlgili Özel Çözüm Örnekleri(rezonans durumlar)

PROJEYİ HAZIRLAYANLAR YUSUFHAN BAŞER BERKE SERTEL NAİLE ÇOLAK

İÇİNDEKİLER. iii ÖNSÖZ BÖLÜM 1 TEMEL KAVRAMLAR 1 BÖLÜM 2 LİNEER KISMİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER 9

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Prof. Dr. Mahmut Koçak.

T I M U R K A R A Ç AY - H AY D A R E Ş C A L C U L U S S E Ç K I N YAY I N C I L I K A N K A R A

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

TEKİRDAĞ SOSYAL BİLİMLER LİSESİ 10. SINIF MATEMATİK DERSİ YILLIK PLANI

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 MATEMATİKSEL İKTİSADA GİRİŞ İktisat Hakkında İktisatta Grafik ve Matematik Kullanımı 13

2012 LYS MATEMATİK SORU VE ÇÖZÜMLERİ Niyazi Kurtoğlu

Matematikte karşılaştığınız güçlükler için endişe etmeyin. Emin olun benim karşılaştıklarım sizinkilerden daha büyüktür.

Mühendislik Matematiği 2- Hafta 2-3. Arş. Gör. Dr. Sıtkı AKKAYA

MATEMATİK ÖĞRETMENLİK ALAN BİLGİSİ - DENEME SINAVI DENEME. Diğer sayfaya geçiniz.

KPSS ÖABT İLKÖĞRETİM MATEMATİK. Tamamı Çözümlü SORU BANKASI. 50 soruda SORU

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

13. Karakteristik kökler ve özvektörler

Polinomlar, Temel Kavramlar, Polinomlar Kümesinde Toplama, Çıkarma, Çarpma TEST D 9. E 10. C 11. B 14. D 16. D 12. C 12. A 13. B 14.

MAT 202-DİFERENSİYEL DENKLEMLER-Güz Dönemi. Ders Uygulama Planı. -

2 1 fonksiyonu veriliyor. olacak şekilde ortalama değer teoremini sağlayacak bir c sayısının var olup olmadığını araştırınız. Eğer var ise bulunuz.

OLİMPİYATLARA HAZIRLIK İÇİN FONKSİYONEL DENKLEM PROBLEMLERİ ve ÇÖZÜMLERİ (L. Gökçe)

Elastisite Teorisi Düzlem Problemleri için Sonuç 1

Cebirsel Fonksiyonlar

Bahar Yarıyılı D_IFERANS_IYEL DENKLEMLER II ARA SINAV 6 Nisan 2011 Süre: 90 dakika CEVAP ANAHTARI. y = c n x n+r. (n + r) c n x n+r 1 +

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

Taşkın, Çetin, Abdullayeva 2. ÖZDEŞLİKLER,DENKLEMLER VE EŞİTSİZLİKLER

İç-Çarpım Uzayları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv. Dr. Nevin ORHUN

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

matematik LYS SORU BANKASI KONU ÖZETLERİ KONU ALT BÖLÜM TESTLERİ GERİ BESLEME TESTLERİ Süleyman ERTEKİN Öğrenci Kitaplığı

11.Konu Tam sayılarda bölünebilme, modüler aritmetik, Diofant denklemler

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Kübik Spline lar/cubic Splines

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Diferansiyel Denklemler (MATH 276) Ders Detayları

Örnek...3 : Aşağıdaki ifadelerden hangileri bir dizinin genel terim i olabilir?

Transkript:

MIT AçıkDersSistemi http://ocw.mit.edu 18.034 İleri Diferansiyel Denklemler 2009 Bahar Bu bilgilere atıfta bulunmak veya kullanım koşulları hakkında bilgi için http://ocw.mit.edu/terms web sitesini ziyaret ediniz. Sayfa 1

BÖLÜM 2: İKİNCİ MERTEBEDEN LİNEER DENKLEMLER Değişken katsayılı diferansiyel denklemler için geçerli olan genel kurallar anlamında varlık ve tekliği tartışacağız. Wronskiyen tekniğini geliştireceğiz ve salınımlılık davranışını incelemek için uygulayacağız. Ek olarak yerel maksimum ve yerel minimumdaki koşullara bağlı kalitatif sonuçları vereceğiz ve ikinci mertebeden denklemlere uygulayacağız. DERS 6. İKİNCİ MERTEBEDEN LİNEER DENKLEMLER En yoğun çalışılan adi diferansiyel denklemler ikinci mertebeden biçimindeki lineer denklemlerdir. Burada, değişkenine göre türevi göstermektedir, ve aralığında sürekli fonksiyonlardır. Uyarı 6.1. (Aykırı noktalar üzerine uyarı). Eğer belli bir noktada sıfır oluyor ise, diyelim ki bu nokta olsun, (6.1) denklemi da aykırı noktaya sahiptir denir. Örneğin, Legendre denklemi, de aykırı noktalara sahiptir. Denklemin için, Legendre polinomları olarak adlandırılan polinom çözümleri varken, diğer aşikar olmayan çözümler veya de bir aykırılığa sahip olurlar. Bu derste aykırı noktaları incelemeyeceğiz. Baz çözümler. Eğer da ise (6.1) denklemi Sayfa 2

normal biçimine indirgenir. Burada, ve fonksiyonları aralığında süreklidirler. Karşılık gelen homogen denklemi göz önüne alalım. Denklem lineer olduğundan superpozisyon ilkesi geçerlidir; eğer ve (6.3) denkleminin çözümleri ise, ve sabitler olmak üzere, lineer kombinasyonu da (6.3) denkleminin çözümüdür. Tanım 6.2. Verilen bir aralıkta, bir fonksiyon diğerinin belli bir katı ise, iki fonksiyona lineer bağımlı denir. Aksi halde, iki fonksiyona lineer bağımsız denir. Örneğin, ve fonksiyonları da aynı değere sahip olmalarına rağmen, nin her aralığında lineer bağımsızdırlar. Eğer ve, (6.3) denkleminin lineer bağımsız çözümleri ise, o zaman (6.3) denkleminin her bir çözümü belirli ve sabitleri için biçimindedir. Bu tip çözüm çiftine, (6.3) denkleminin bir bazı denir. Bir bazının varlığı, (6.3) için ve homogen lineer diferansiyel denklemlerin daha kapsamlı bir sınıfı için bir temel sonuçtur. Bu sonucu daha sonra ispatlayacağız. Sabit katsayılı diferansiyel denklemler. ve sabit reel sayılar olmak üzere, ikinci mertebeden homogen denklemin çözümlerinin bazını oluşturalım. İşin özü (püf noktası), olmak üzere, biçiminde çözüm aramaktır. Buna göre, ve olduğundan (6.4) ten yazılır. olduğundan, yukarıdaki eşitlikten nin (6.4) denkleminin çözümü olması, sayısının (6.4) denkleminin karakteristik polinomu olarak adlandırılan ikinci dereceden polinomunun bir kökü olması ile eşdeğer olduğu görülür. Karakteristik polinom Sayfa 3

şeklinde iki köke (katlı kökleri de sayarak) sahiptir. Tartışmayı tanımlı köklerin durumuna göre ayırıyoruz. diskriminantının işareti ile Eğer ise, her iki kök de reeldir ve fonksiyonları, (6.4) denkleminin lineer bağımsız çözümleridir. Bu yüzden (6.4) ün çözümlerinin bir bazını oluştururlar. Eğer ise, yöntem sadece çözümünü verir. Lagrange tarafından önerilen yöntemi kullanarak, ikinci çözüm olarak deneriz. Burada dir. Yerine koyduğumuzda, (6.4) yi olur. Buradan olmalıdır ve dolayısıyla çözüm ailesini elde ederiz. ve oluştururlar. Eğer lineer bağımsız olduklarından (6.4) denkleminin çözümleri için bir baz ise, her iki kökte karmaşıktır ve fonksiyonları (6.4) denkleminin (karmaşık) çözümleridir. Bu durumda fonksiyonlarının (6.4) denkleminin iki reel çözümü olduğu sonucunu çıkarırız. Fonksiyonlar lineer bağımsız olduklarından (6.4) denkleminin çözümleri için bir baz oluştururlar. Reel kısımları eşitleme prensibi, daha genel olarak, değişken katsayılı denklemler için geçerlidir. ve reel değerli fonksiyonlar olmak üzere, Sayfa 4

denkleminin karmaşık bir çözümü ise, ve de denklemin çözümleridir. Alıştırma. Reel kısımları eşitleme prensibini ispat ediniz. Homogen olmayan denklemler ve başlangıç değer problemi. Bir sonraki adım olarak, genel bir fonksiyonu içeren homogen olmayan (6.2) denklemine dönelim. Aşağıdaki sonuç, (6.2) denkleminin çözümler ailesini bir özel çözümden elde etmemize imkan vermektedir. Tamamlayıcı Çözüm Prensibi. Eğer bir özel çözüm olarak adlandırılan homogen olmayan (6.2) denkleminin bir çözümü ise, ve ve de (6.3) homogen denkleminin çözümleri için bir baz oluşturuyorsa, (6.2) denkleminin bir genel çözümüdür. Burada ve keyfi sabitlerdir. İspat. (6.2) nin bir çözümü olsun., (6.3) homogen denklemini sağladığından, bu çözüm bazı ve sabitleri için biçiminde olmalıdır. Örnek 6.3. denklemini göz önüne alalım. Özel çözüm için, şeklinde bir çözüm deniyoruz. keyfi bir sabit olmak üzere, olduğundan, diferansiyel denklem olur. Böylece ve (6.6) nın bir özel çözümüdür. Diğer taraftan, ve denkleme karşılık gelen homogen denkleminin çözümleri için bir baz oluşturur. Bu yüzden, (6.6) denkleminin bir genel çözümü ile verilir. Sayfa 5

Polinom biçimindeki dış kuvvetler için özel çözümler benzer şekilde bulunur. Örnek olarak, denklemini göz önüne alalım. Burada sabitlerdir. Önce tipinde bir özel çözüm arayalım. Denklemde yerine konulduğunda, elde ederiz. olmadıkça, özel çözümü bulunur. Eğer fakat ise bu durumda ikinci dereceden bir polinom tipinde özel çözüm ararız. Örneğin denklemi özel çözümüne sahiptir. Son olarak olduğu zaman, denklemi kübik polinom çözümüne sahiptir. Özel çözümlerin bulunmasında kullanılan parametrelerin değişimi ve yok etme gibi diğer yöntemler genel sınıftan denklemler için daha sonra ele alınacaktır. (6.2) denklemi bazen başlangıç ya da sınır koşulları ilave edilerek takviye edilir. Örnek 6.4. (6.6) denklemini başlangıç koşulları ile ele alarak, (6.2) için başlangıç değer problemini nasıl çözeceğimizi gözlemleyelim. Daha önce (6.6) denkleminin genel çözümünün ile verildiğini gösterdik. Burada ve sabitlerdir. Böyle bir fonksiyonun koşulunu sağlayacak olması ile eşdeğerdir, bu durumda olur. Özel olarak, dir. Böylece fonksiyonu verilen başlangıç değer probleminin bir çözümüdür. Sayfa 6

Lineer diferansiyel denklemlere tarihsel giriş. Diferansiyel denklemlerin tarihi 17'nci yüzyılda Newton, Leibnitz ve Bernoulli'nin geometri ve mekanikteki problemlerde ortaya çıkan bazı birinci ve ikinci mertebeden basit denklemleri çözmesi ile başladı. Bu ilk keşifler geometrik ve fiziksel problemlere dayanan tüm diferansiyel denklemlerin çözümlerinin kalkulüsun tanıdık temel fonksiyonları cinsinden yazılabileceğini tavsiye ediyor gibiydi. Bu nedenle ilk çalışmaların çoğu, diferansiyel denklemleri çözmek için kalkulüsun bilinen fonksiyonlarına sadece sonlu sayıda toplama, çıkarma, çarpma, bölme, komposizyon, ve integrasyon işlemi uygulayarak, ustaca teknikler geliştirmeye yönelikti. Ancak, çok geçmeden göreceli olarak az sayıda diferansiyel denklemin elemanter yollarla çözülebileceği ortaya çıktı. Yavaş yavaş, matematikçiler tüm diferansiyel denklemleri çözmek için yöntemler keşfetmeyi denemenin umutsuz olduğunu fark etmeye başladılar. Bunun yerine, verilen bir diferansiyel denklemin çözümünün olup olmadığını, ne zaman olduğunu sormanın ve çözüm varsa çözümün özelliklerini diferansiyel denklemin kendisinden elde etmeyi denemenin daha verimli olduğunu gördüler. Bu çerçevede, matematikçiler fonksiyonlarının yeni kaynağının diferansiyel denklemler olduğunu düşünmeye başladılar. 1820 li yıllarda, Cauchy diferansiyel denklemler için ilk varlık teoremini elde etti. Cauchy, tipindeki her diferansiyel denklemin, nin belirli genel koşulları sağladığı zaman, bir çözümü olduğunu ispat etti. Önemli bir örnek, ve verilen fonksiyonlar olmak üzere, Ricatti denklemidir. Cauchy'nin çalışması Ricatti denkleminin orijin civarındaki herhangi açık aralığında, ve nin da kuvvet serilerine sahip olması durumunda, çözümünün varlığını gerektirmektedir. 1841 yılında, Josef Liouville bazı durumlarda bu çözümün elemanter fonksiyonlar vasıtasıyla elde edilemeyeceğini gösterdi. Tecrübe, birkaç tip denklem dışında, diferansiyel denklemlerin çözümleri hakkında çok genel sonuçlar elde etmenin zor olduğunu göstermektedir. Bilimsel problemlerin çoğunda ortaya çıkan lineer diferansiyel denklemler olarak adlandırılan denklemler bunlar arasındadır. Biz bu denklemlere ilişkin başlıca sonuçları geliştireceğiz. Sayfa 7