ТСЕ решение ЗК для уравнения 1-го порядка, разрешенного относительно производной. До-во существования решения

определена в

начальные условия

ЗК. Найти интегральную кривую уравнения (1) проходящую через найти решение (1), удовлетворяющее н.у. (2))

Теор. Пусть . Тогда в решение уравнения (1) удовлетворяющее н.у. (2) и это решение единственное на

Док-во: Поэтапное доказательство существования решения

1) Докажем, что удовлетворяет в П условию Липшица по переменной , т.е. теор. о конечных приращениях удовлетворяет условию Л в П

2) Докажем, что ЗК (1), (2) эквивалентна интегральному уравнению

## Пусть решение ЗК (1), (2). Тогда . Проинтегрируем это тождество от до

Пусть решение (4). Тогда Дифференцируем по , получим : причем является решением ЗК (1), (2)##

3) (Построение функциональной последовательности) Строим функциональную последовательность следующим образом. Везде считаем, что

4) (Принадлежность П)

Покажем, что при выполняется, что т.е.

##

……

##

5) (Абсолютная и равномерная сходимость функциональной последовательности)

Покажем, что сходится абсолютно и равномерно на

## Очевидно Таким образом, сходимость последовательности эквивалента сходимости функционального ряда (т.к.
Рассмотрим . Тогда

……

 

Тогда Числовой ряд Сходится по признаку Даламбера мажорируется сход числовым рядом сходится абсолютно и равномерно на по правилу Вейерштрассе. сумма ряда. причем непрерывна при в случае равномерной сходимости.

Замеч. в силу теоремы о предельном преходе в неравенствах

6) (Равномерная сходимость )

Покажем, что

## критерий сходимости функциональной последовательности. Рассмотрим ##

7) (Решение интегрального уравнения)

Покажем, что является решением интегрального уравнения (4)

## (из (5)) в силу равномерной сходимости Но поскольку интегрируемое уравнение (4) эквивалентно ЗК (1), (2) то и является решенной ЗК ##

Таким образом доказано, что решение ЗК

Доказательство конструктивное. Указан метод построения решения. (Метод последовательного приближения #

 

Вопрос 37.

ТСЕ. Доказательство единственности.

Лемма. (Лемма Гронуолла)

Если непрерывна и неотрицательна на и удовлетворяет условию , то

Док-во: рассмотрим , которая также непрерывна и неотрицательна на достигает своей верхней грани на . Предположим, что

#

Докажем теперь единственность решения ЗК на (слева доказывается аналогично)

Док-во: Пусть решения ЗК на . Тогда непрерывно, неотрицательно на и условие Л в П удовлетворяет условию Леммы Гронуолла с #

 

Вариант 38.