한걸음

1. 계수들이 상수항이 아닌 경우? 이런 상황에도 특성방정식(Auxiliary Eq. or Characteristic Eq.)의 해를 구해서 일반해(General Solution)를 구할 수 있는 식의 형태가 있다. 이러한 경우의 방정식을 Euler-Cauchy Equation이라고 한다. $$ x^2 y'' + ax y' + by = 0 $$ $ y = x^m $ 으로 지수함수 형태의 해를 갖는다고 가정하자. 그리고 $ y' = mx^{m-1} \ , \ y'' = m(m-1) x^{m-2} $ 를 대입하면, 다음과 같이 정리할 수 있다. $$ x^2 m (m - 1) x^{m -2} ax m x^{m - 1} + bx^{m} = 0 $$ 그리고 $ x^m $ 으로 묶어서 정리하면 특성방정식을 얻을 수..

Intro Homogeneous linear ODEs 의 일반적인 식의 형태는 다음과 같다. $$ y'' + p(x) y' + q(x) y = 0 $$ 이 때, $ p(x) = a \ , \ q(x) = b \ , \ (a, b \ is \ constant) $ 일 때를 고려해보자. ※ 원서가 영어라서 그런지, 읽는데 오래걸렸는데 정리하고 보니 별거 없었다. 1. Characteristi equation 계수들이 상수항인경우의 상미분 방정식의 해를 $ y = e^{\lambda x} $ 라고 해보자. 그 다음, 1계 미분, 2계 미분 실시해서 식을 정리해보면 다음과 같은 꼴을 유도할 수 있다. $$ \lambda^{2} + a \lambda + b = 0 $$ 이를 특성방정식이라고 하며, 위의 식의 판별..

Intro 아래와 같은 형태를 가질 때 2nd order ODE 는 선형이라고 한다. $$ y'' + p(x) y ' + q(x) y = r(x) $$ 이 때, $ r(x) = 0 $ 이면 Homogeneous라고 하고, 아닌 경우에는 non-homogeneous 라고 한다. 1. Superposition or linearity principle Homogeneous equation 의 기본 구조는 중첩의 원리 또는 선형성의 원리를 따른다. 따라서, $ y'' + p(x) y' + q(x) y = 0 $ 의 해는 다음과 같은 선형조합(Linear combination)을 따른다. $$ y = c_{1} y_{1} + c_{2} y_{2} $$ Theorem 1. 열린구간 I 에서 "Homogeneous ..

드디어 1.5절! 정리시작해봅시다. Intro. 아래와 같은 형태를 가질 때 First-order ODE는 선형(Linear)이라고 한다. $$ {y}' + p(x)y = r(x) $$ y의 차수가 1차 이기 때문에 해당 식을 선형이라고 부른다. y의 차수가 2차 이상이 되는 경우 비선형(NonLinear)이라고 한다. 이번 절에서는 Linear문제의 해를 구하는 것과, Nonlinear를 Linear로 바꾸어 해를 구하는 것을 공부한다. 1. Linear ODE 1.1 Homogeneous Linear ODE r(x)가 0 인 경우 선형미분방정식은 Homogeneous Linear ODE라고 한다. $$ {y}' + p(x)y = 0 $$ 변수분리법(Sperating Variables)을 활용하여 적분..

Problem 5. $$ y' + ky = e^{-kx} $$ Let's say, $ p \equiv k , r(x) \equiv e^{-kx} $ $ h = \int{k dx} = - kx $ 이다. Substitute equation h in $ y(x) = e^{-h} (\int{e^h r dx} + C) $ $$ y = e^{ -kx } ( \int{e^{kx} e^{-kx} dx} + C ) $$ $$ y(x) = e^{-kx}(x + C) $$ $$ \therefore y = ce^{-kx} + xe^{-kx} $$ Problem 6. $$ y' + 2y = 4 cos 2x , y(\frac{1}{4}\pi) = 3 $$ Let's say, $ p \equiv 2 , r(x) \equiv 4c..

Problem SET 1.5 : 2 ~ 4 Problem 2. Integration Constant Give a reason why you may choose the constant of integration in $ \int p dx $ to be zero. Nonhomogeneous 적분인자 h 를 구할 때 상수 C를 무시한 이유에 대해 설명하라는 문제이다. Homongeneous Linead ODE에서의 해는 $$ y(x) = ce^{- \int{p(x) dx}} \ , \ c = \pm e^{c^*} $$ 이고, Nonhomogeneous Linear ODE 에서는 상수항을 제거하여 $ F = e^h \ , \ h = \int {p dx} $ 만 사용한다. 상수항을 고려하여 식을 변경해보자. $$..

뒤늦게 정리하는 Problem set 1.4 : 1 ~ 3 종이에 스캔하지 말고 이번엔 수식을 직접 적어서 포스팅한다. Test for exactness, If not, use an integrating factors. Problem 1. Find Solution : $ 2xy dx + x^2 dy = 0 $ Assume that : $$ M = 2xy , N = x^2 $$ By the assumption of continuity the two second partial derivatives are equals. $$ \frac {\partial M}{\partial y} = 2 x $$ $$ \frac {\partial N}{\partial x} = 2 x $$ Because of M = N, The..

변수가 두개인, Constant 값을 갖는 함수의 미분은 0이다. 이 함수는 다음과 같은 형태로 표현된다. 이 형태는 다음과 같이 쓸 수 있다. M(x,y) dx + N(x,y)dy = 0 이 형태를 책에서는 "Exact differential equation" 혹은 "differential form is exact"라고 한다. ※ 한글로는 완전미분방정식이라고 표현하는데, 영어 표현에 익숙해지도록 하자. ※ 한글로 번역했을때 쉽게 받아들여지지 않는 경우가 많기 때문이다. 이 때, M과 N을 각각 y와 x에 대해서 편미분 했을때 동일한 값을 갖는다면 해당 함수는 "Exact" 하다고 하여 적분과정이 단순해진다. Exactness 를 검사하는 방법은 다음과 같이 편미분을 실시하여 다음 조건이 성립 하는지 확..