常微分方程解的存在唯一性定理(3 页)Good is good, but better carries it
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常微分方程解的存在唯一性定理一阶微分方程 (1)其中是在矩形域上的连续函数
定义 1 假如存在常数,使得不等式 对于所有 都成立,则函数称为在上关于满足Lipschitz 条件
定理 1 假如在上连续且关于满足 Lipschitz 条件, 则方程(1)存在唯一的解,定义于区间上,连续且满足初始条件, 这里,
Picard 逐步逼近法来证明这个定理的主要思想
首先证明求微分方程的初值问题的解等价于求积分方程 的连续解
然后去证明积分方程的解的存在唯一性
任取一个连续函数代入上面积分方程右端的,就得到函数 ,显然 也是连续函数, 假如,那末就是积分方程的解
否则,我们又把代入积分方程右端的,得到 ,假如,那末就是积分方程的解
否则我们继续这个步骤
一般地作函数 (3
4) 这样就得到连续函数序列:,,…,,…假如,那末就是积分方程的解
假如始终不发生这种情况,我们可以证明上面的函数序列有一个极限函数,即 存在,因而对(3
4)取极限时,就得到 即,这就是说是积分方程的解
这种一步一步地求出方程的解的方法就称为逐步逼近法
函数称为初值问题的第次近似解
命题 1 设是方程(1)的定义于区间上,满足初始条件的解,则是积分方程 的定义于上的连续解
现在取,构造皮卡逐步逼近函数序列如下: 命题 2 对于所有的, 函数在上有定义、连续且满足不等式
命题 3 函数序列在上是一致收敛的
设 则也在上连续,且
命题 4 是积分方程的定义于上的连续解
命题 5 设是积分方程的定义于上的一个连续解,则,
综合命题 1—5,即得到存在唯一性定理的证明
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