Эта книга написана на основе лекций, которые я в течение ряда лет читал на механико-математическом факультете Московского государственного университета. При составлении программы лекций я исходил из уверенности, что выбор материала не должен быть случайным и не должен опираться исключительно на сложившиеся традиции. Наиболее важные и интересные применения обыкновенных дифференциальных уравнений находятся в теории колебаний и в теории автоматического управления.
Эти применения и послужили руководством при выборе материала для моих лекций. Теория колебаний и теория автоматического управления, несомненно, играют очень важную роль в развитии всей современной материальной культуры, и потому я считаю, что такой подход к выбору материала для курса лекций является, если и не единственно возможным, то во всяком случае разумным.
Стремясь дать студентам не только чисто математическое орудие, пригодное для применения в технике, но также продемонстрировать на самом примере органическую связь теоретических вопросов с их приложениями, я включил в лекции вопросы, подробно изложенные в § 13, 27, 29. Эти вопросы составляют неотъемлемую органическую часть моего курса лекций и, соответственно, этой книги.
Классический период развития математического анализа — XVIII век — оставил в наследство математике так называемые элементарные методы интегрирования дифференциальных уравнений; тогда же был в основном выделен тот класс уравнений, в котором нахождение общего решения сводится к квадратурам или алгебраическим операциям.
Первая половина XIX в. проходит под знаком критики этого наследства в двух направлениях. С одной стороны, Коши ставит и для достаточно широкого класса уравнений разрешает задачу о существовании решения.
С другой стороны, Лиувилль доказывает невозможность нахождения в квадратурах общего решения специального уравнения Риккати, за исключением известных случаев, когда это решение выражается в виде комбинаций показательных и рациональных функций. Это открытие значительно обесценило отыскание новых случаев элементарной интегрируемости.
Учебное пособие для математических, химических, биологических, геофизических университетов, педагогических институтов, руководством по составлению обыкновенных, а также простейших уравнений.
Адресовано широкому кругу лиц, встречающихся с уравнениями в учебной, производственной работе.
Книга посвящена линейным и нелинейным обыкновенным дифференциальным уравнениям и уравнениям в частных производных с постоянным и переменным запаздыванием. Рассмотрены качественные особенности дифференциальных уравнений с запаздыванием и сформулированы типичные постановки задач.
Описаны точные, приближенные аналитические и численные методы решения таких уравнений, включая метод шагов, методы интегральных преобразований, метод регулярного разложения по малому параметру, метод сращиваемых асимптотических разложений, методы итерационного типа, метод разложений Адомяна, метод коллокаций, проекционные методы типа Галеркина, методы Эйлера и Рунге—Кутты, метод стрельбы, метод прямых, конечно-разностные методы для УРЧП, методы обобщенного и функционального разделения переменных, метод функциональных связей, метод порождающих уравнений и др.
Изложение теоретического материала сопровождается примерами практического применения методов для получения искомых решений.
Монография посвящена изложению метода построения асимптотических решений нормальных автономных систем обыкновенных дифференциальных уравнений с малым параметром при некоторых производных. Описываемый метод позволяет получать асимптотические представления для траекторий таких систем на любом отрезке времени, вычислять периодические решения и находить различные характеризующие решение величины (в частности, период периодического решения).
Рассматриваемые вопросы представляют интерес при исследовании ряда механических, физических и технических задач, например, в теории релаксационных колебаний. Книга рассчитана на научных работников (математиков, механиков, физиков), на инженеров-исследователей и студентов, интересующихся дифференциальными уравнениями, теорией асимптотических методов и применением этих методов для решения прикладных задач.
Обширная монография одного из крупнейших американских математиков С. Лефшеца содержит систематическое изложение качественной теории дифференциальных уравнений. В ней рассматриваются вопросы устойчивости (в частности, устойчивости периодических решений), поведение систем в окрестностях особой точки и т. п. Особое внимание уделено двумерному случаю. Изложение ведется на высоком математическом уровне, сочетающем широту охвата со строгостью изложения.
Методы, развиваемые в книге, имеют важные практические применения в ряде отраслей физики и техники. Поэтому книга найдет широкий круг читателей — математиков (начинающих и специалистов) и научных работников различных специальностей.
Предлагаемая вниманию читателя книга выдающегося русского математика И. А. Лаппо-Данилевского содержит все его основные работы по теории функций от матриц и ее приложениям к исследованию линейных систем обыкновенных дифференциальных уравнений. В основу книги положено полное собрание сочинений И. А. Лаппо-Данилевского, опубликованное в 1934–36 гг. в “Трудах физико-математического института имени В. А. Стеклова” на французском языке и подготовленное к печати академиками Н. Е. Кочиным и В. И. Смирновым.
В настоящем издании из полного собрания сочинений исключено два мемуара, “Аналитическое продолжение ряда композиций” и “Разложение по степеням параметра”, которые не являются необходимыми при чтении основных работ И. А. Лаппо-Данилевского.
В конце книги помещена речь И. А. Лаппо-Данилевского, произнесенная им при защите диссертации.
Перевод с французского выполнен И. П. Мысовским. Общая редакция осуществлялась акад. В. И. Смирновым. Им же написана вступительная статья.
Этот курс дифференциальных уравнений представляет собой один из томов моего курса математики. Он подготовлен к печати в течение летних месяцев этого года, и появился в итоге моего довольно продолжительного изучения теории интегрирования дифференциальных уравнений, попыток ее дальнейшей разработки и стремления применить и известные, и полученные мною результаты к решению некоторых задач из области чистой и прикладной математики, а также из области инженерно-технических наук.
Только некоторые первые параграфы из первых глав этой книги представляют собой обработанный для печати материал из моих лекций студентам различных технических институтов, так как я меньше всего занимался преподаванием как раз именно теории дифференциальных уравнений; некоторые главы из середины книги отчасти являются переработкой того, что излагалось мною на лекциях аспирантам Научно-исследовательской кафедры математики в Киеве в 1928–1930 годах и аспирантам при Артиллерийской Академии РККА в Ленинграде в 1933 г.
В книге американских математиков Э. А. Коддингтона и Н. Левинсона «Теория обыкновенных дифференциальных уравнений» дается оригинальное, содержащее ряд новых результатов изложение современной теории обыкновенных дифференциальных уравнений.
Представлены следующие разделы: теоремы существования и единственности, линейные уравнения, аналитическая теория дифференциальных уравнений, асимптотика, задачи на собственные значения, теория возмущений, теория Пуанкаре — Бендиксона и теория дифференциальных уравнений на торе.
Книга будет очень полезна всем математикам, физикам и инженерам, так или иначе соприкасающимся с дифференциальными уравнениями.
Задачу об интегрировании дифференциальных уравнений можно ставить двойным образом: можно, во-первых, выбрав одно какое угодно, но определенное решение рассматриваемого уравнения, искать способы, которые позволили бы вычислить с какой угодно точностью значение этого решения при каком угодно значении независимой переменной, или же, во-вторых, можно поставить себе целью точное отыскание всех возможных решений заданного уравнения при помощи конечного числа уже известных действий или же действий, хотя и новых, но предварительно изученных.
Решая задачу об интегрировании первым из двух указанных способов, мы получаем интегрирование заданного уравнения по приближению; решая вторым способом — приходим к интегрированию в замкнутой форме.
