kimi
kısrni diferansiyel denklem türlerinin çözümünde
yararlanılan, en eski ve en yaygın
tekniklerden biri. Bilinmeyen fonksiyonun
ve türevlerinin, en büyük üssü birden büyük
olmayan ve fonksiyonun değişik basamaktan
türevlerinin birlikte yer aldığı ( //y a d a /’
/”gibi) terimler içermeyen kısmi diferansiyel
denklemler doğrusal olarak adlandırılır.
Eğer denklemdeki her terim, fonksiyonu ya
da türevlerinden birini içeriyorsa, denklem
homojendir./’ + / 2 =0 örneğinde,denklem
homojendir, ama doğrusal değildir;
f’+ x 2 = 0 örneğinde doğrusaldır, ama homojen
değildir; f xx+fyv=0 örneğinde, homojen
olduğu gibi aynı zamanda doğrusaldır.
İki değişkenli bir doğrusal homojen denklemin
g(x) ve h(y) gibi, her biri bir değişkeni
iki çarpandan oluşan f(x,y) gibi bir
çözümü varsa, kimi zaman bu bilinmeyen
çarpanların çarpımını, bilinmeyen bileşke
fonksiyonun yerine koyarak her değişken
için bir adi diferansiyel denklem elde edilebilir.
f xx + f v y = 0 örneğinde f(x, y) denklemi
sağlıyorsa, f(x, y) yerine g(x)h(y) koyarak,
denklem, gxxh + ghyy= 0 ya da ~gxx/g =
hyY/h şekline dönüştürülür. Son denklemin
sol yanı, yalnız x değişkenine, sağ yanı
ise y değişkenine bağlı olduğundan, ancak
ve ancak her iki taraf sabit bir sayı olursa,
denklemin iki tarafı eşit olabilir. Böylece,
-gxx/g=c olandenklem, çözümleri,g=a sin
(xchl) ya da g = a cos (xc1/2) olan, tek
değişkenli,gxx + cg=0 adi diferansiyel denklemine
dönüşür. Benzer biçimde, hyy/h =denkleminden, h = exp( ±ycm) sonucu çıkar.
Böylece, ilk denklem/^+^=0’ın çözümleri
de, f=gh=a exp( ±ycm) sın (xc1/2) ya da a
exp(±ycm) cos (xc1/2) olur, a ve c, denklemin
çözümlerinin sağlaması gereken fiziksel durumun
sınır değerleri ve ilk değerleri gibi
öteki yardımcı koşullara bağlı olarak seçilen
sabitlerdir, a v e c gibi değişik sabitler içeren
a exp( ycm) sin (xcm) gibi terimlerin toplamı
da verilen diferansiyel denklemi sağlar.
Fourier serileri olarak adlandırılan sonsuz
sayıda terimlerin toplamı yöntemi kullanılarak
daha geniş ve çeşitli yardımcı koşulları sağlayacak çözümler bulunabilir.
Bir yanıt yazın