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安徽理工大学一阶微分方程的解的存在定理《数学文化》徐正20113051082013/4/9采用皮卡(Picard)的逐步逼近法证明一阶微分方程在满足一定的初值条件时的解的存在唯一性定理。

一阶微分方程的解的存在定理《数学文化》的读书报告徐正数学11-2,2011305108摘要采用皮卡(Picard)的逐步逼近法证明一阶微分方程在满足一定的初值条件时的解的存在唯一性定理。关键词利普希茨条件唯一连续初值条件引言存在唯一性定理可以明确地肯定微分方程的解在满足一定条件下的存在性和唯一性,它将是常微分方程理论中最基本的定理,有其重大的理论意义。另一方面,由于能够求得精确解的微分方程不多,所以微分方程的近似解法(包括数值解法)就具有十分重要的实际意义,而解的存在和唯一性又是进行近似计算的前提。因此,对初值问题的解的研究就被提高到了重要的地位。那自然要问:初值问题的解是否存在?如果存在是否唯一呢?定义1设一阶微分方程ⅆyⅆ这里fx,y是在矩形域定义2函数fx,y称在R上关于y满足利普希茨(Lipschitz)条件,如果存在常数Lf对于所有x,y1,x,y定理如果fx,y在矩形域R上连续且关于y满足利普希茨条件,则方程(1)存在唯一的解y=φx,定义于区间x-xo≤h,连续且满足初值条件φ证明为了简单起见,现只就区间x0≤x≤有关逐步逼近法证明解的存在唯一性定理的主要思想可以参考文献【1】下面分五个命题来证明定理成立,则由利普希茨条件,当x0φ≤L≤ML于是,对于所有的正整数k,有:φkx-φk-1x≤从而可知,当x0φkx-φk-1x≤MLk-1k!hk(10)(10)的右端是正项收敛级数k=1∞命题3证毕。设limn→∞φnx=φx,则φx也在x命题4φx是积分方程(3)定义于x证明由利普希茨条件f以及{φnx}在x0≤x≤x0+h上一致收敛于φx,即知序列{fx,φnx}在x=y0即φx这就是说,φx是积分方程(3)定义于x命题4证毕。命题5设Ψx是积分方程(3)定义于x0≤x≤x0+h证明证Ψx也是序列{φnφ0x=y0,φnx=Ψx=y有:φ0x-φ1x-Ψx≤x0≤MLx0xξ现设φn-1x-则φ≤Lx≤=ML故对于所有的正整数n,有:φnx-Ψx≤因此,在x0φnx-Ψx≤MLnn+1因而{φnx}在x0根据极限的唯一性,得φx=Ψx(命题5证毕。综合命题1~5,得存在唯一性定理的证明。定理证毕。定理证明详情参考文献【2】参考文献王

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