Материал: Эльсгольц Л.Э. - Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
background image

Л

.

Э

.

Эльсгольц

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ

 

УРАВНЕНИЯ

 

И

 

ВАРИАЦИОННОЕ

 

ИСЧИСЛЕНИЕ

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

От

 

редакторов

 

серии

 8 

ЧАСТЬ

 I 

8 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ

 

УРАВНЕНИЯ

 

 

Введение

 9 

Глава

 1. 

Дифференциальные

 

уравнения

 

первого

 

порядка

 15 

§ 1. 

Уравнения

 

первого

 

порядка

, 

разрешенные

 

относительно

 

производной

   15 

§ 2. 

Уравнения

 

с

 

разделяющимися

 

переменными

  

19 

§ 3. 

Уравнения

, 

приводящиеся

 

к

 

уравнениям

 

с

 

разделяющимися

 

переменными

  

24 

§ 4. 

Линейные

 

уравнения

 

первого

 

порядка

  

27 

§ 5. 

Уравнения

 

в

 

полных

 

дифференциалах

  

32 

§ 6. 

Теоремы

 

существования

 

и

 

единственности

 

решения

 

уравнения

 

dy/dx=f

(

x,y

) 

39 

§ 7. 

Приближенные

 

методы

 

интегрирования

 

уравнений

 

первого

 

порядка

  

61 

§ 8. 

Простейшие

 

типы

 

уравнений

, 

не

 

разрешенных

 

относительно

 

производной

  

68 

§ 9. 

Теорема

 

существования

 

и

 

единственности

 

для

 

дифференциальных

 

уравнений

, 

не

 

разрешенных

 

относительно

 

производной

. 

Особые

 

решения

  

75 

Задачи

 

к

 

главе

 1 

 

82 

Глава

 2. 

Дифференциальные

 

уравнения

 

порядка

 

выше

 

первого

 85 

§ 1. 

Теорема

 

существования

 

и

 

единственности

 

для

 

дифференциального

 

уравнения

 

п

-

го

 

порядка

  

85 

§ 2. 

Простейшие

 

случаи

 

понижения

 

порядка

 87 

§ 3. 

Линейные

 

дифференциальные

 

уравнения

 

n

-

го

 

порядка

  

93 

§ 4. 

Линейные

 

однородные

 

уравнения

 

с

 

постоянными

 

коэффициентами

 

и

 

уравнения

 

Эйлера

  

107 

§ 5. 

Линейные

 

неоднородные

 

уравнения

 113 

§ 6. 

Линейные

 

неоднородные

 

уравнения

 

с

 

постоянными

 

коэффициентами

 

и

 

уравнения

 

Эйлера

  

124 

§ 7. 

Интегрирование

 

дифференциальных

 

уравнений

 

при

 

помощи

 

рядов

  

137 

§ 8. 

Метод

 

малого

 

параметра

 

и

 

его

 

применение

 

в

 

теории

 

квазилинейных

 

колебаний

  

147 

§ 9. 

Понятие

 

о

 

краевых

 

задачах

  

159 

Задачи

 

к

 

главе

 2 

 

165 

Глава

 3. 

Системы

 

дифференциальных

 

уравнений

  

168 

§ 1. 

Общие

 

понятия

  

168 

§ 2. 

Интегрирование

 

системы

 

дифференциальных

 

уравнений

 

путем

 

сведения

 

к

 

одному

 

уравнению

 

более

 

высокого

 

порядка

  

171 

background image

§ 3. 

Нахождение

 

интегрируемых

 

комбинаций

  

178 

§ 4. 

Системы

 

линейных

 

дифференциальных

 

уравнений

  

181 

§ 5. 

Системы

 

линейных

 

дифференциальных

 

уравнений

 

с

 

постоянными

 

коэффициентами

  

192 

§ 6. 

Приближенные

 

методы

 

интегрирования

 

систем

 

дифференциальных

 

уравнений

 

и

 

уравнений

 

n

-

го

 

порядка

 

199 

Задачи

 

к

 

главе

 3

 

201 

Глава

 4. 

Теория

 

устойчивости

  

203 

§ 1. 

Основные

 

понятия

 203 

§ 2. 

Простейшие

 

типы

 

точек

 

покоя

 206 

§ 3. 

Второй

 

метод

 

А

. 

М

. 

Ляпунова

  

215 

§ 4. 

Исследование

 

на

 

устойчивость

 

по

 

первому

 

приближению

  

221 

§ 5. 

Признаки

 

отрицательности

 

действительных

 

частей

 

всех

 

корней

 

многочлена

  

227 

§ 6. 

Случай

 

малого

 

коэффициента

 

при

 

производной

 

высшего

 

порядка

  

230 

§ 7. 

Устойчивость

 

при

 

постоянно

 

действующих

 

возмущениях

  

234 

Задачи

 

к

 

главе

 4 

 

238 

Глава

 5. 

Уравнения

 

в

 

частных

 

производных

 

первого

 

порядка

  

241 

§ 1. 

Основные

 

понятия

 241 

§ 2. 

Линейные

 

и

 

квазилинейные

 

уравнения

 

в

 

частных

 

производных

 

первого

 

порядка

  

243 

§ 3. 

Уравнения

 

Пфаффа

  

255 

§ 4. 

Нелинейные

 

уравнения

 

первого

 

порядка

 260 

Задачи

 

к

 

главе

 5

 

278 

ЧАСТЬ

 II 

 

ВАРИАЦИОННОЕ

 

ИСЧИСЛЕНИЕ

 

 

Введение

 280 

Глава

 6. 

Метод

 

вариаций

 

в

 

задачах

 

с

 

неподвижными

 

границами

 284 

§ 1. 

Вариация

 

и

 

ее

 

свойства

  

284 

§ 2. 

Уравнение

 

Эйлера

 292 

§ 3. 

Функционалы

 

вида

 

∫

1

0

)

'

,...,

'

,

'

,

,...,

,

,

(

2

1

2

1

x

x

n

n

dx

y

y

y

y

y

y

x

F

 

305 

§ 4. 

Функционалы

, 

зависящие

 

от

 

производных

 

более

 

высокого

 

порядка

  

308 

§ 5. 

Функционалы

, 

зависящие

 

от

 

функций

 

нескольких

 

независимых

 

переменных

  

312 

§ 6. 

Вариационные

 

задачи

 

в

 

параметрической

 

форме

 317 

§ 7. 

Некоторые

 

приложения

  

320 

Задачи

 

к

 

главе

 6

 

324 

Глава

 7. 

Вариационные

 

задачи

 

с

 

подвижными

 

границами

 

и

 

некоторые

 

другие

 

задачи

  

327 

§ 1. 

Простейшая

 

задача

 

с

 

подвижными

 

границами

  

327 

§ 2. 

Задача

 

с

 

подвижными

 

границами

 

для

 

функционалов

 

вида

 334 

background image

∫

1

0

)

'

,'

,

,

,

(

x

x

dx

z

y

z

y

x

F

 

§ 3. 

Экстремали

 

с

 

угловыми

 

точками

 338 

§ 4. 

Односторонние

 

вариации

 346 

Задача

 

к

 

главе

 7 

 

349 

Глава

 8. 

Достаточные

 

условия

 

экстремума

 351 

§ 1. 

Поле

 

экстремалей

  

351 

§ 2. 

Функция

 

E

(

x, y

, 

p

, 

y'

)

 

 357 

§ 3. 

Преобразование

 

уравнений

 

Эйлера

 

к

 

каноническому

 

виду

  

368 

Задачи

 

к

 

главе

 8

 

373 

Глава

 9. 

Вариационные

 

задачи

 

на

 

условный

 

экстремум

 375 

§ 1. 

Связи

 

вида

 

ϕ

(

x

,

 y

1

ь

 y

2

,...,

 y

n

)=0  

375 

§ 2. 

Связи

 

вида

 

ϕ

(

x

,

 y

1

ь

 y

2

,...,

 y

n

,

 y

'

1

ь

 y

'

2

,...,

 y

'

n

)=0 

382 

§ 3. 

Изопериметрические

 

задачи

 385 

Задачи

 

к

 

главе

 9 

 

393 

Глава

 10. 

Прямые

 

методы

 

в

 

вариационных

 

задачах

  

394 

§ 1. 

Прямые

 

методы

  

394 

§ 2. 

Конечно

-

разностный

 

метод

 

Эйлера

 395 

§ 3. 

Метод

 

Ритца

 397 

§ 4. 

Метод

 

Канторовича

 406 

Задачи

 

к

 

главе

 10

 

412 

Ответы

 

и

 

указания

 

к

 

задачам

 414 

Рекомендуемая

 

литература

  

421 

Предметный

 

указатель

  

422 

ПРЕДМЕТНЫЙ

 

УКАЗАТЕЛЬ

 

Асимптотически

 

устойчивое

 

решение

 

204 

Бернулли

 

уравнение

 30 

Бесселя

 

уравнение

 139 

— 

функции

 141—143 

Бигармоническое

 

уравнение

 317 

Близость

 

кривых

 285, 286 

Брахистохрона

 281, 304, 332, 364 

Вариации

 

постоянной

 

метод

 28 

Вариационная

 

задача

 281 

— — 

в

 

параметрической

 

форме

 

317—320 

— — 

на

 

условный

 

экстремум

 375— 

393 

— —, 

прямые

 

методы

 

решения

 394— 

413 

— — 

с

 

подвижными

 

границами

 

327—350 

Вариационное

 

исчисление

 281 

— —, 

основная

 

лемма

 295 

Вариационный

 

принцип

 281, 320 

Вариация

 284, 288, 289, 309, 313 

Вейерштрасса

 

функция

 359 

Векторная

 

линия

 245 

— 

поверхность

 244 

Взаимности

 

принцип

 388 

Влияния

 

функция

 123, 161 — 165 

Вронского

 

определитель

 97, 185 

Галеркина

 

метод

 410 

Гамильтона

 — 

Якоби

 

уравнение

 370 

Гамма

-

функция

 140 

Геодезическая

 

линия

 282, 381 

Голономные

 

связи

 382 

Граничная

 

задача

 13, 159 

background image

Грина

 

функция

 161 — 165 

Гурвица

 

теорема

 227 

Дикритический

 

узел

 211 

Динамическая

 

система

 170 

Дирихле

 

задача

 315 

Дифференциальное

 

уравнение

 9 

— — 

Бернулли

 30 

— — 

Бесселя

 139 

— — 

в

 

полных

 

дифференциалах

 32 

Дифференциальное

 

уравнение

 

в

 

частных

 

производных

 10 

— — — — — 

первого

 

порядка

 241— 

279 

— — 

высшего

 

порядка

 85—167 

— —, 

интеграл

 20 

— —

интегрирование

 10 

— —,— 

с

 

помощью

 

рядов

 137—146 

— — 

Клеро

 73 

— — 

Лагранжа

 73 

— — 

линейное

 

высшего

 

порядка

 

93—106, 113—124 

— — — 

неоднородное

 

с

 

постоянными

 

коэффициентами

 

124—136 

— — — 

однородное

 

с

 

постоянными

 

коэффициентами

 107—110 

— — — 

первого

 

порядка

 27 

— — —, 

фундаментальная

 

система

 

решений

 100 

— —, 

не

 

решенное

 

относительно

 

производной

 68 

— —, 

общее

 

решение

 15, 86 

— —, 

общий

 

интеграл

 20, 32 

— — 

обыкновенное

 10 

— — 

однородное

 25 

— —, 

операторный

 

метод

 

решения

 

129—136 

— —, 

особое

 

решение

 57, 78 

— —, 

периодические

 

решения

 143— 

146 

— —, 

порядок

 10 

— — 

Пфаффа

 255 

— —, 

решение

 10, 169 

— — 

Риккати

 31 

— — 

с

 

разделенными

 

переменными

 

19 

— — 

с

 

разделяющимися

 

переменными

 21 

— —, 

теорема

 

существования

 

и

 

единственности

 

решения

 39—

61, 75— 82, 85—87 

— — 

Эйлера

 110—113, 136 

Изоклины

 17 

Изопериметрическая

 

задача

 282, 317, 

385 

Изопериметрические

 

условия

 282,386 

Интеграл

 

дифференциального

 

уравнения

 20 

— 

первый

 89, 179 

— 

полный

 261 

Интегральная

 

кривая

 16, 169 

— — 

особая

 78 

—- 

поверхность

 261, 268 

Интегрируемая

 

комбинация

 178 

Интегрирующий

 

множитель

 35 

Канторовича

 

метод

 406—412 

Квазилинейное

 

уравнение

 

в

 

частных

 

производных

 243 

Клеро

 

уравнение

 73 

Ковалевской

 

теорема

 242 

Коши

 

задача

 13 

— 

метод

 121, 268 

Краевая

 

задача

 13, 159 

Лагранжа

 

уравнение

 73 

Лагранжа

 — 

Шарли

 

метод

 264 

Лагранжиан

 324 

Лапласа

 

уравнение

 315 

Лежандра

 

условие

 362 

Линейная

 

зависимость

 96, 185 

— 

система

 

дифференциальных

 

уравнений

 181—192 

— — — — 

с

 

постоянными

 

коэффициентами

 192—199 

Линейное

 

дифференциальное

 

уравнение

 27 

— — — 

в

 

частных

 

производных

 

background image

неоднородное

 243 

— — — — — — 

однородное

 243 

— — — 

высших

 

порядков

 93—106, 

113—124 

— — — 

с

 

постоянными

 

коэффициентами

 107—110, 

124—136 

— — —, 

фундаментальная

 

система

 

решений

 100 

Линейный

 

дифференциальный

 

оператор

 94—183 

— 

функционал

 287 

Липшица

 

условие

 40 

Ляпунова

 

второй

 

метод

 215 

— 

теорема

 215, 217 

— 

функция

 215 

Максимум

 

функционала

 289 

— — 

сильный

 290 

— — 

слабый

 290 

— — 

строгий

 289 

Малкина

 

теорема

 235 

Малого

 

параметра

 

метод

 147—158 

Метрическое

 

пространство

 48 

Минимум

 

функционала

 289 

Минимум

 

функционала

 

сильный

 290 

— — 

слабый

 290 

Наклон

 

поля

 351 

Наложения

 

принцип

 114, 189 

Начальная

 

задача

 13 

Неголономные

 

связи

 382 

Непрерывный

 

функционал

 285, 286 

Неустойчивое

 

решение

 204 

Неустойчивый

 

предельный

 

цикл

 226 

— 

узел

 208, 211 

— 

фокус

 209 

Общее

 

решение

 

дифференциального

 

уравнения

 15, 86 

Общий

 

интеграл

 

дифференциального

 

уравнения

 20 

Обыкновенное

 

дифференциальное

 

уравнение

 10 

Огибающая

 74 

Оператор

 

линейный

 

дифференциальный

 94, 183 

Операторный

 

метод

 

решения

 

дифференциальных

 

уравнений

 

129—136 

— 

многочлен

 129 

Определитель

 

Вронского

 97, 185 

Оптимальная

 

функция

 391 

Оптимальное

 

управление

 391 

Особая

 

интегральная

 

кривая

 78 

— 

точка

 57 

Особое

 

решение

 

дифференциального

 

уравнения

 57, 78 

Остроградского

 

уравнение

 314 

Остроградского

 — 

Гамильтона

 

принцип

 320 

Остроградского

 — 

Лиувилля

 

формула

 106 

Первого

 

приближения

 

система

 

уравнений

 221 

Первый

 

интеграл

 89, 179 

Периодические

 

решения

 

дифференциального

 

уравнения

 

143—146 

Периодичности

 

условия

 157 

Плотность

 

функции

 

Лагранжа

 324 

Покоя

 

точка

 171, 205 

Поле

 

собственное

 351 

— 

центральное

 351 

— 

экстремалей

 352 

Полная

 

интегрируемость

 

уравнения

 

Пфаффа

 256 

Полное

 

пространство

 48 

Полный

 

интеграл

 261 

Полуустойчивый

 

предельный

 

цикл

 

226 

Порядок

 

дифференциального

 

уравнения

 10 

Последовательных

 

приближений

 

метод

 199 

Предельный

 

цикл

 23, 226 

— — 

неустойчивый

 226 

— — 

полуустойчивый

 226 

— — 

устойчивый

 226 

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/14312