Podręcznik ten pomoże studentom uzyskać informacje o podstawowych problemach stanowiących przedmiot teorii równań różniczkowych, a także nauczyć się rozwiązywać proste standardowe równania. W tekście znajdują się przykłady i zadania do rozwiązania. Podstawowa część ćwiczeń poświęcona jest technice rozwiązywania równań, pozostała - próbom interpretacji i zastosowań zawartych w wykładzie rezultatów teoretycznych.
- Contents
-
Wstęp 5
Rozdział 1. Równania różniczkowe. Problem początkowy 7
1.1. Wprowadzenie 7
1.2. Istnienie i jednoznaczość rozwiązań problemu Cauchy’ego dla równania skalarnego 10
1.3. Metoda odwzorowań zwężających 14
1.4. Przedłużanie rozwiązań 16
1.5. Istnienie i jednoznaczość rozwiązań problemu Cauchy’ego dla równania wektorowego 17
1.6. Istnienie rozwiązań problemu Cauchy’ego dla równań o prawych stronach ciągłych 20
1.7. Dalsze przykłady twierdzeń o jednoznaczności rozwiązań 23
1.8. Przestrzenie metryczne i przestrzenie unormowane 25
1.9. Zadania 32
Rozdział 2. Przykłady równań całkowalnych 35
2.1. Równanie o zmiennych rozdzielonych 35
2.2. Równanie jednorodne 36
2.3. Równanie liniowe 38
2.4. Równanie Bernoulliego 40
2.5. Równanie zupełne. Czynnik całkujący 42
2.6. Równanie Clairauta i równanie Lagrange’a 46
2.7. Przykłady wyznaczania rozwiązań w postaci parametrycznej 48
2.8. Równanie jednorodne względem szukanej funkcji i jej pochodnych 50
2.9. Równanie Riccatiego 53
2.10. Równania drugiego rzędu sprowadzalne do równań pierwszego rzędu 54
2.11. Zadania 56
Rozdział 3. Równanie różniczkowe liniowe n-tego rzędu 59
3.1. Równanie różniczkowe liniowe n-tego rzędu 59
3.2. Przykłady równań całkowalnych 63
3.3. Równanie różniczkowe liniowe o stałych współczynnikach 65
3.4. Postać całkowa rozwiązań równania różniczkowego drugiego rzędu 72
3.5. Zadania 73
Rozdział 4. Układy równań różniczkowych liniowych 75
4.1. Układy równań liniowych o współczynnikach funkcyjnych 75
4.2. Jednorodne układy równań liniowych o stałych współczynnikach 784
4.3. Niejednorodne układy równań liniowych 83
4.4. Zamiana układu równań na równanie wyższego rzędu 85
4.5. Wiadomości pomocnicze z teorii macierzy i wyznaczników 87
4.6. Zadania 89
Rozdział 5. Zależność rozwiązań od warunków początkowych, nierówności różniczkowe, twierdzenia porównawcze 91
5.1. Zależność rozwiązań od warunków początkowych oraz prawych stron równania 91
5.2. Nierówności różniczkowe 94
5.3. Twierdzenia porównawcze 99
5.4. Rozwiązanie górne i dolne problemu Cauchy’ego 100
5.5. Zadania 101
Rozdział 6. Stabilność rozwiązań równań różniczkowych 105
6.1. Wprowadzenie 105
6.2. Stabilność układów liniowych 106
6.3. Metoda Lapunowa dla układów autonomicznych 107
6.4. Metoda Lapunowa dla układów nieautonomicznych 112
6.5. Zadania 116
Rozdział 7. Klasyfikacja punktów krytycznych. Cykle graniczne 119
7.1. Zachowanie się rozwiązań w otoczeniu punktów stacjonarnych 119
7.2. Równania liniowe z perturbacjami 121
7.3. Układy nieliniowe. Linearyzacja 122
7.4. Cykle graniczne 123
7.5. Zadania 125
Rozdział 8. Problemy brzegowe dla równania drugiego rzędu 127
8.1. Wprowadzenie do liniowych problemów brzegowych 127
8.2. Regularne zagadnienie Sturma–Liouville’a 130
8.3. Zadania 134
Rozdział 9. Całki pierwsze układu równań 135
9.1. Całki pierwsze układu równań 135
Rozdział 10. Metoda charakterystyk dla równań różniczkowych cząstkowych pierwszego rzędu 141
10.1. Równania różniczkowe cząstkowe pierwszego rzędu 141
10.2. Liniowe równanie cząstkowe o stałych współczynnikach 142
10.3. Liniowe równanie różniczkowe cząstkowe pierwszego rzędu 148
10.4. Liniowe równanie różniczkowe cząstkowe o n-zmiennych niezależnych 152
10.5. Przykłady 156
10.6. Zadania 162
Bibliografia 165