Главная > Курс высшей математики, Т.2
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

31. Корни решений и колеблющиеся решения

Мы рассмотрим в этом номере вопрос о корнях решений уравнений т. е. о корнях уравнения где некоторое решение уравнения (1). Мы, естественно, будем предполагать, что решение отлично от нулевого решения

Все наши рассуждения будут, как и выше, относиться к промежутку изменения в котором коэффициенты непрерывны. Если есть корень некоторого решения отличного от нулевого, т. е. то обязательно , ибо

начальным данным соответствует нулевое решение.

Если есть корень двух решений то из (4) следует, что при , т. е. решения и линейно зависимы. Таким образом, линейно независимые решения не имеют общих корней. Если решения линейно зависимы, т. е. отличаются лишь постоянным множителем, то они имеют, очевидно, одни и те же корни.

Пусть корень решения отличного от нулевого. Покажем, что существует окрестность этой точки которая не содержит других корней Если бы при любом сколь угодно малом положительном в указанной окрестности были бы корни, отличные от то мы могли бы составить бесконечную последовательность корней отличных от которая бы стремилась к Составим отношение

Поскольку это отношение равно нулю при всяком . С другой стороны, при это отношение имеет предел и следовательно, Но, по условию, а потому есть нулевое решение, что противоречит нашему предположению. Из доказанного следует, что на всяком конечном замкнутом промежутке может существовать только конечное число корней любого решения Если бы это было не так, то существовала бы, как нетрудно показать, последовательность различных корней принадлежащих промежутку имеющая предел, который мы обозначим через . В силу непрерывности из следует, что и причем любой окрестности принадлежит бесчисленное множество корней решения чего не может быть, как мы показали выше.

Пусть последовательные корни некоторого решения при решение, линейно независимое с Покажем, что имеет по крайней мере один корень на промежутке хдхх Будем вести доказательство от обратного. Пусть таких корней нет. Из линейной независимости следует, что не равно нулю при на замкнутом промежутке и следовательно, частное есть непрерывная на этом промежутке функция, равная нулю на его концах. Но из формулы (7) следует, что это частное — монотонная на этом промежутке функция — возрастающая, если число или убывающая, если Полученное противоречие и доказывает, что имеет по крайней мере

один корень на промежутке . Если бы эта функция имела два корпя на этом промежутке то, применяя предыдущие рассуждения, мы получили бы, что имеет по крайней мере один корень между а это противоречит тому, что последовательные корни Мы приходим, таким образом, к следующей теореме:

Теорема 1 (Штурма). Если два последовательных корня некоторого решения уравнения (1), то всякое другое линейно независимое с решение того же уравнения имеет в точности один корень между

Иначе эту теорему можно сформулировать так: корни двух линейно независимых решений уравнения (1) взаимно разделяют друг друга.

Из сказанного следует, что если некоторое решение уравнения (1) имеет корней на конечном замкнутом промежутке , то число k корней всякого другого решения (отличного от нулевого) уравнения (1) при подчиняется неравенству: Введем новые понятия. Если решение имеет в некотором промежутке не более одного корня, то оно называется неколеблющимся в этом промежутке. Если же число корней в 1 не меньше двух, то оно называется колеблющимся в

Рассмотрим простейшее уравнение где положительная постоянная. Решения на всем бесконечном промежутке не имеют корней. Общее решение Схех также не имеет корней, если постоянные Q и имеют одинаковый знак, и имеют один корень эти постоянные разных знаков. Таким образом, всякое решение указанного уравнения будет неколеблющимся на любом промежутке. Уравнение имеет решения которые на любом замкнутом промежутке, длина которого не меньше имеют не меньше двух корней, т. е. будут колеблющимися на таком промежутке. Как легко видеть, то же можно утверждать и о любом решении указанного уравнения.

Разница в поведении решения рассмотренных уравнений обусловлена тем, что в первом из них коэффициент при у отрицателен а во втором положителен Докажем теперь теорему о неколеблющихся решениях для уравнения с переменным коэффициентом.

Теорема 2. Если непрерывная функция на конечном о о ну том промежутке на этом промежутке, то все решения уравнения

- неколеблющиеся на этом промежутке.

Будем доказывать от обратного. Пусть имеется решение уравнения (16), отличное от нулевого и имеющее более одного корпя на промежутке , и пусть и два последовательных корня так что при Не ограничивая общности, можем считать при ибо если мы заменим на . Из (41) и следует, что

а потому не убывает на этом промежутке, т. е. при . Напишем формулу Лагранжа [I, 63]:

Заменяя множитель при положительной разности на получим

или, в силу

Из при следует, что . Но, поскольку не есть нулевое решение, должно быть и предыдущее неравенство приводит к неравенству , которое противоречит условию Теорема доказана.

Сформулируем еще одну теорему, доказательство которой в основном аналогично доказательству предыдущей теоремы. Она касается вопроса сравнения колебательности решений двух уравнений

Теорема 3. Если на промежутке то между каждыми двумя корнями любого решения первого уравнения находится по крайней мере один корень любого решения второго уравнения.

Короче говоря, увеличение коэффициента в уравнении (41) может только увеличить колебательность всех его решений. Отметим, что теорема 2 является следствием последней теоремы.

Общее уравнение вида (1)

может быть приведено к виду (41) при помощи замены новой искомой функцией

Подставляя это выражение в первоначальное уравнение (1), получим, как нетрудно проверить, уравнение

причем

Отметим, что множитель показательного типа, входящий в выражение через не обращается в куль, так что имеют одни и те же корни.

1
Оглавление
email@scask.ru