Analízis. Szász Róbert

Hasonló dokumentumok
Laplace-transzformáció. Vajda István február 26.

f (ξ i ) (x i x i 1 )

Kalkulus II. Beugró kérdések és válaszok 2012/2013 as tanév II. félév

FELVÉTELI VIZSGA, július 15.

Többváltozós analízis gyakorlat

Matematika A1a - Analízis elméleti kérdései

= n 2 = x 2 dx = 3c 2 ( 1 ( 4)). = π 13.1

VI. Deriválható függvények tulajdonságai

Az integrálszámítás néhány alkalmazása

x 2 e x dx c) (3x 2 2x)e 2x dx x sin x dx f) x cosxdx (1 x 2 )(sin 2x 2 cos 3x) dx e 2x cos x dx k) e x sin x cosxdx x ln x dx n) (2x + 1) ln 2 x dx

6. Differenciálegyenletek

A Riemann-integrál intervallumon I.

Matematika 4 gyakorlat Földtudomány és Környezettan BSc II/2

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

Improprius integrálás

Határozott integrál. Newton -Leibniz szabály. alkalmazások. improprius integrál

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

cos 2 (2x) 1 dx c) sin(2x)dx c) cos(3x)dx π 4 cos(2x) dx c) 5sin 2 (x)cos(x)dx x3 5 x 4 +11dx arctg 11 (2x) 4x 2 +1 π 4

Vektortér fogalma vektortér lineáris tér x, y x, y x, y, z x, y x + y) y; 7.)

5. fejezet. Differenciálegyenletek

Tehetetlenségi nyomatékok

1. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) Matematikai összefoglaló

sin x = cos x =? sin x = dx =? dx = cos x =? g) Adja meg a helyettesítéses integrálás szabályát határozott integrálokra vonatkozóan!

Els gyakorlat. vagy más jelöléssel

Matematika II képletek. 1 sin xdx =, cos 2 x dx = sh 2 x dx = 1 + x 2 dx = 1 x. cos xdx =,

Határozzuk meg, hogy a következő függvényeknek van-e és hol zérushelye, továbbá helyi szélsőértéke és abszolút szélsőértéke (

1. feladat Oldja meg a valós számok halmazán a következő egyenletet: 3. x log3 2

Matematika II. 1 sin xdx =, 1 cos xdx =, 1 + x 2 dx =

Feladatok matematikából 3. rész

1. Számsorok, hatványsorok, Taylor-sor, Fourier-sor

A határozott integrál fogalma és tulajdonságai

Differenciálgeometria feladatok

9. HATÁROZATLAN INTEGRÁL

Néhány szó a mátrixokról

1. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) Matematikai összefoglaló

7. tétel: Elsı- és másodfokú egyenletek és egyenletrendszerek megoldási módszerei

0.1 Deníció. Egy (X, A, µ) téren értelmezett mérhet függvényekb l álló valamely (f α ) α egyenletesen integrálhatónak mondunk, ha

IX. A TRIGONOMETRIA ALKALMAZÁSA A GEOMETRIÁBAN

valós számot tartalmaz, mert az ilyen részhalmazon nem azonosság.

1. Komplex függvények dierenciálhatósága, Cauchy-Riemann egyenletek. Hatványsorok, elemi függvények

3. Lineáris differenciálegyenletek

Absztrakt vektorterek

Matematikai analízis II.

KIEGÉSZÍTÉS A VONALINTEGRÁLHOZ

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

ANALÍZIS II. TÉTELBIZONYÍTÁSOK ÍRÁSBELI VIZSGÁRA

Improprius integrálás

ANALÍZIS II. Példatár

Debreceni Egyetem. Kalkulus II. Gselmann Eszter

Exponenciális és logaritmikus egyenletek, egyenletrendszerek, egyenlôtlenségek

2. Gauss elimináció. 2.1 Oldjuk meg Gauss-Jordan eliminációval a következő egyenletrendszert:

f függvény bijektív, ha injektív és szürjektív is (azaz minden képhalmazbeli elemnek pontosan egy ısképe van)

Molnár Bence. 1.Tétel: Intervallumon értelmezett folytonos függvény értékkészlete intervallum. 0,ami ellentmondás uis. f (x n ) f (y n ) ε > 0

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

Felügyelt önálló tanulás - Analízis III.

4. Hatványozás, gyökvonás

Integrálszámítás. a Matematika A1a-Analízis nevű tárgyhoz november

Heves Megyei Középiskolák Palotás József és Kertész Andor Matematikai Emlékversenye évfolyam (a feladatok megoldása)

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Exponenciális és Logaritmusos feladatok

2010/2011 es tanév II. féléves tematika

Matematika II. Feladatgyűjtemény GEMAN012B. Anyagmérnök BSc szakos hallgatók részére

4. Laplace transzformáció és alkalmazása

Gyakorlo feladatok a szobeli vizsgahoz

HÁZI FELADATOK. 2. félév. 1. konferencia Komplex számok

GAZDASÁGI MATEMATIKA I.

7. HATÁROZATLAN INTEGRÁL. 7.1 Definíció és alapintegrálok

5.1. A határozatlan integrál fogalma

HÁZI FELADATOK. 1. félév. 1. konferencia A lineáris algebra alapjai

A fontosabb definíciók

Tekintsük az I (I R) intervallumon értelmezett f : I R függvényt. Ebben a

Matematika I. NÉV:... FELADATOK:

T obbv altoz os f uggv enyek integr alja. 3. r esz aprilis 19.

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

Bevezetés az algebrába 2 Differencia- és differenciálegyenlet-rendszerek

Az f ( xy, ) függvény y változó szerinti primitív függvénye G( x, f xydy= Gxy + C. Kétváltozós függvény integrálszámítása. Primitívfüggvény.

MATEMATIKA FELZÁRKÓZTATÓ TANFOLYAM

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

Differenciálszámítás. Lokális szélsőérték: Az f(x) függvénynek az x 0 helyen lokális szélsőértéke

Debreceni Egyetem. Feladatok a Matematika II. tárgy gyakorlataihoz. Határozatlan integrál

5. Logaritmus. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 125 -öt kapjunk. A 3 5 -nek a 3. hatványa 5, log. x Mennyi a log kifejezés értéke?

Szili László. Integrálszámítás (Gyakorló feladatok) Analízis 3. Programtervező informatikus szak BSc, B és C szakirány

Gyakorló feladatok I.

1. Határozzuk meg, hogy mikor egyenlő egymással a következő két mátrix: ; B = 8 7 2, 5 1. Számítsuk ki az A + B, A B, 3A, B mátrixokat!

2014/2015-ös tanév II. féléves tematika

differenciálegyenletek

TARTALOMJEGYZÉK MATEMATIKAI ANALÍZIS I. FEJEZET. A PRIMITÍV FÜGGVÉNY ÉS A HATÁROZATLAN INTEGRÁL...5 II. FEJEZET. INTEGRÁLÁSI MÓDSZEREK...

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011 Matematika I. kategória (SZAKKÖZÉPISKOLA) Az 1. forduló feladatainak megoldása

Gazdasági matematika I. tanmenet

Differenciálegyenletek

Vektorok. Vektoron irányított szakaszt értünk.

l.ch TÖBBVÁLTOZÓS FÜGGVÉNYEK HATÁRÉRTÉKE ÉS DIFFERENCIÁLHATÓSÁGA

FELVÉTELI VIZSGA, július 17.

Matematika III. harmadik előadás

2. Házi feladat és megoldása (DE, KTK, 2014/2015 tanév első félév)

1. Absztrakt terek 1. (x, y) x + y X és (λ, x) λx X. műveletek értelmezve vannak, és amelyekre teljesülnek a következő axiómák:

8n 5 n, Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás,

Egy szép és jó ábra csodákra képes. Az alábbi 1. ábrát [ 1 ] - ben találtuk; talán már máskor is hivatkoztunk rá.

Matematika I. Vektorok, egyenesek, síkok

Átírás:

Anlízis Szász Róbert

. fejezet Improprius integrálok.. Improprius integrálok... Értelmezés. Legyen < b. Adott z f : [, b) R függvény. H bármely u (, b) esetén létezik z véges lim u b u u f()d htározott integrál és létezik és f()d = l htárérték, kkor ezt htárértéket z f függvény improprius integráljánk nevezzük z [, b) intervllumon és l = kifejezéssel jelöljük. (A b = eset is elfogdott.) Ebben z esetben zt mondjuk, hogy z konvergens. végtelen, kkor z H lim u b u... Péld. f : [, ) R, f() = Tehát u lim u f()d f()d improprius integrál f()d htárérték nem létezik, vgy létezik de f()d improprius integrál divergens. d = u d =. ( ) u (, ). u = u d = lim u ( u) =. 3

..3. Péld. f : [, + ) R, f() = ( ) u (, + ) + u Konvergencikritérium + d = rctg u = rctgu u d = lim + u d = lim + rctgu = π u...4. Tétel. (Cuchy) Adott z f : [, b) R függvény. Legyen F (u) = u f()d. Az improprius integrál kkor és csk kkor konvergens, h bármely ε > esetén létezik egy c(ε) (, b) úgy, hogy bármely u, u (c(ε), b) esetén: F (u ) F (u ) < ε...5. Tétel. (Weierstrss) H z f, g : [, b) R függvénynek bármely u (, b) esetén integrálhtók z [, u] intervllumon, z integrál konvergens és f() g(), ( ) [, b), kkor z integrál is konvergens. g()d improprius f()d..6. Tétel. Adott z f : [, + ) [, + ) függvény. H vn olyn α vlós szám, hogy lim α f() = l htárérték véges, kkor α > esetén z + + f()d improprius integrál konvergens. H α < és l kkor z f()d improprius integrál divergens...7. Tétel. Legyen, b R, < b. Adott z f : [, b) [, + ) függvény. Tegyük fel, hogy létezik α R úgy, hogy htárérték létezik és véges. H α <, kkor z és l, kkor z lim (b b )α f() = l f()d improprius integál konvergens. H α > f()d improprius integrál divergens.

..8. Tétel. (Dirichlet) Legyen f, g : [, b) R két vlós függvény. H F (u) = u g monoton és lim f() =, kkor z b konvergens. f(t)dt függvény létezik, bármely u (, b) és korlátos, f()g()d improprius integrál Megoldott feldtok. Igzoljuk, hogy z integrál konvergens. (4 + ) d Megoldás függvény esetén f() = (4 + ), f : [, ) R lim ( ) f() = 5 Az..7 Tételt α = megválsztássl lklmzzuk és következik konvergenci.. Igzoljuk, hogy z Megoldás e d improprius integrál konvergens. Ismert, hogy e t > + t, ( ) t R. A t = helyettesítéssel következik, hogy + e >. Az..5. Tételt lklmzzuk f() = e, g() = + függvé- + d = π nyek esetén f() g(), ( ) [, + ). Mivel konvergens, következik, hogy e d szintén konvergens. 3. Igzoljuk, hogy z Megoldás f()d = sin d improprius integrál konvergens.

F (u) = u sin d függvény korlátos z [, + ) intervllumon. A g() = függvény szigorún csökkenő és lim g() =. Az..8. Tétel lpján z improprius integrál konvergens. Kitűzött feldtok Vizsgáljuk meg következő integrálok konvergenciáját.. 3. 4. 5. d 3 + p e d, p > ln q d rctg n d, ln( + ) n d 6. ds 7. 8. π 9. H z.. sin d sin(see?? )d cos(e )d f()d konvergens következik-e, hogy lim f() =. Igzoljuk, hogy következő integrálok konvergensek és számítsuk ki zokt: ln ( + ) 3 d d (ln ) 3 d

. π sin d 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9... π ln(sin ) d ( + ) 4 d ( + ) 4 d Tnulmányozzuk konverginciáját következő integráloknk: π cos d sin d + d ln sin k d, k <. Igzoljuk, hogy konvergens ( + )... ( + n) d ( n n + ) d, n 3... Prméteres integrálok... Értelmezés. Legyen f : [, b] [c, d] R egy -szerint integrálhtó függvény z [, b] intervllumon, bármely y [c, d] esetén. f(, y)d, F : [c, d] R függvényt prméteres integrálnk ne- F (y) = vezzük.... Tétel. H z f : [, b] [c, d] R függvény folytonos, kkor z F ; [c, d] R, F (y) = f(, y) d Az

prméteres integrál minden y [c, d] esetén létezik és z F : [c, d] R függvény folytonos...3. Tétel. H z f, f : [, b] [c, d] R függvények folytonosk, kkor y z F : [c, d] R, F (y) = f(, y) d függvény deriválhtó és F (y) = f (, y)d, ( ) y [c, d]. y..4. Tétel. H z f, f y : [, b] [c, d] R függvények folytonosk, z u, v : [c, d] [, b] deriválhtók, kkor z F : [c, d] R F (y) = függvény deriválhtó és v(y) u(y) f(, y)d F (y) = v(y) u(y) f y (, y)d + v (y)f(v(y), y) u (y)f(u(u), y)...5. Tétel. H z f : [, b] [c, d] R függvény folytonos, kkor z F : [c, d] R, F (y) = ( d c f(, y)d függvény integrálhtó és ) f(, y)dy d = d c ( ) f(, y)d dy. Megoldott feldtok. Számítsuk ki z integrált Megoldás Legyen F (y) = ln( + y) + d. ln( + ) + d.

F (y) = = = F () = ( + )( + y) d = y + y + y d + + y ln( + y) + y F (y) = + + + y ln + ln( + y) + y dy + + y dy + ln + π 4 = F () + π 8 ln + π 8 ln F () = π 8 + d + y + y + d y π + y 4 y + y dy ln.. Legyen b > >. Számítsuk ki z Megoldás b ln d integrált. b ln d = = = ( ( + t ) t dt d = ) t d dt = dt = ln ( b + + ( t+ ) t + dt = ). 3. Számítsuk ki htárértéket: lim > = lim > = lim > ln( + y) dy y = y y( + y) dy + ln( + ) ln( + 3 ) ln( + y) + ln( + ) ln( + 3 ) = =

..6. Tétel. Legyen f : [, b) [c, d] R egy folytonos függvény. z H z F (y) = f(, y)d improprius integrál konvergens, ( ) y [c, d] és f (, y)d egyenletesen konvergens [c, d] intervllumon, kkor z y f (, y)d. y f(, y)d F : [c, d] R függvény deriválhtó és F (y) =..7. Tétel. Legyen f : [, b) [c, d] R egy folytonos függvény. H z intervllumon, kkor f(, y)d improprius integrál egyenletesen konvergens [c, d] ( d c ) f(, y)dy d = d c ( ) f(, y)d dy. Megoldott feldtok. Az F (β) = számítsuk ki z Megoldás β sin α e sin α d, F : [, + ) R függvény segítségével d integrált. F (β) = e β sin αd = α α + β F (β) = rctg β α + c } π F ( ) = + c = c = π Tehát F (β) = π rctgβ α és sin α d = F () = π. Számítsuk ki z integrált: I = e e b d.

Megoldás Az..5 Tételt lklmzzuk: ( ) I = e t dt d = = (Felhsználtuk z Kitűzött feldtok π t dt = π Számítsuk ki z integrálokt:.. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.. I (m) =. I (m) = e e b d ( ) p + qe ln p + qe b d cos cos b cos cos b e e b e e b e e b ln( + ) b + ln( ) π π d d d d e d = sin m d d d ln(cos + m sin )d ( b ). ( π képletet). ( ) + m sin ln d, m < m sin sin ) e t d dt =

π. I 3 (m) = 3. I 4 (m) = 4. I 5 (m) = 5. I(, b) = π π π ln( + m cos ) cos rctg(m tg ) tg rctg( sin ) sin d d d, m < ( sin + b cos ) 3 d 6. ln d.3. Dupl és tripl integrálok kiszámítás, terület és térfogtszámítás.3.. Tétel. Adott z f : [, b] [c, d] R függvény. H f integrálhtó z [, b] [c, d] hlmzon és bármely [, b] esetén létezik z F () integrál, kkor F integrálhtó z [, b] intervllumon és d c f(, y)ddy = ( d c ) f(, y)dy d. d c f(, y)dy =.3.. Következmények. H z f : [, b] [c, d] R függvény folytonos, kkor létezik z f(, y)ddy integrál, hol D = [, b] [c, d] és D D f(, y)ddy = ( d c ) f(, y)dy d = d c ( ) f(, )d dy..3.3. Tétel. Legyen ϕ, ϕ : [, b] R két folytonos függvény, ϕ () ϕ (), ( ) [, b]. A D trtomány következőképpen dott: D = {(, y) R ϕ () y ϕ (), [, b]}. H f : D R egy folytonos függvény, kkor ( b ) ϕ () f(, y)ddy = f(, y)dy d. D ϕ ()

.3.4. Tétel. Legyen D R egy korlátos mérhető hlmz és ϕ, ϕ : D R két folytonos függvény úgy, hogy ϕ (, y) ϕ (, y), ( ) (, y) D. Legyen A = {(, y, z) ϕ (, y) z ϕ (, y), (, y) D}. H f : A R egy integrálhtó függvény, kkor ( ) ϕ (,y) f(, y, z)ddydz = f(, y, z) ddy. A.3.5. Tétel. (A helyettesítés módszere) D ϕ (,y) Legyen E R n egy nyílt hlmz és g : E R n egy olyn folytonos differenciálhtó, injektív függvény, hogy det(g ()), bármely E. H A E egy mérhető kompkt hlmz és f : g(a) R integrálhtó függvény, kkor f(g()) det g () függvény is integrálhtó z A hlmzon és f(g()) det g () d = f(y)dy. A.3.6. Péld. Legyen D = {(, y) R, y, + y r }. Számítsuk ki ( + y)ddy. D I. Megoldás D II. Megoldás ( + y)ddy = = Áttérünk polárkoordinátákr r r g(a) ( ) r ( + y)dy d = = (r ) 3 3 [ r + (r ) r + = r3 3 + r3 3 = r3 3 ] d = ) (r 3 r = 3 = ρ cos θ y = ρ sin θ [ (ρ, θ) [, r], π ] = D

Feldtok D (y)ddy = = r = r3 3 D (ρ cos θ + ρ sin θ)ρdρdθ = ρ dρ π (sin θ cos θ) (cos θ + sin θ)dθ = π = r3 3. A D trtományt z y = és y = + 3 görbék zárják közre. Számítsuk ki z yddy integrált. A. A D trtományt z =, y =, y =, y = egyenesek zárják közre. Számítsuk ki: + y ddy. D Számítsuk ki z integrálokt megdott trtományon. 3. D 3 = {(, y) R + (y ), y, } D 3 ( y)ddy. 4. D 4 = {(, y) R + y, y } D 4 rcsin + yddy. 5. D 5 = {(, y) R + y,, y }, D 5 p y q ddy. 6. D 6 = [, π] [, π], D 6 sin( + y) ddy 7. D 7 = {(, y) R + y, y }, D 7 ( + y ) 3 ddy. 8. D = {(, y) R + y e }, ln( + y ) D 8 + y ddy.

9. D 9 = {(, y) R π ( ) + (y ) 4π } D 9 ( ) + (y ) ddy.. D = {(, y, z) R 3 + y + z R }, D [( y) + z ]ddydz.. D = {(, y, z) R 3 + y z, + y + z }. D = {(, y, z) R 3 3( + y ) + z 3 } D ( + Y + z )ddydz. 3. D 3 = {(, y, z) R 3 z y, y,, z }, D 3 y z 3 ddydz. Számítsuk ki következő görbék áltl közrezárt területet: 4. y = 3, y = 8(6 ) 3 5. ( + y ) = y 6. = cos 3 t, y = sin 3 t Számítsuk ki következő felületek áltl közrezárt területet: 7. z = 4 y, z = + + y 8. + y = z, + y = z, z = 9. + y + z, y z, + y k z..4. Görbeív hossz, első- és másodfjú görbe menti integrálok.4.. Értelmezés. Egy Γ : [, b] R n folytonos leképezés képét görbének nevezzük. H Γ görbébe beírt töröttvonlk hosszi egy korlátos A hlmzt képeznek, kkor Γ görbe rektifikálhtó és Γ görbe hossz: L Γ = sup A.

A Γ(t) = ( (t), (t),..., n (t)) görbét simánk nevezzük, h z,,..., n függvények deriválhtók, deriváltjik folytonosk és ( (t)) + ( (t)) + + ( n(t))..4.. Tétel. H Γ : [, b] R n görbe sim, kkor hossz: L Γ = ( (y)) + ( (y)) +... + ( n(y)) dy.4.3. Értelmezés. Legyen Γ : [, b] R n egy sim görbe, L Γ (t) = t ( (y)) + ( (y)) +... + ( n(y)) dy, D R n egy olyn nyílt hlmz, hogy Γ([, b]) D és F : D R egy folytonos függvény. Az I = F ( (t), (t),..., n (t))dl Γ (t) Stieltjes integrált Γ görbe mentén számolt elsőfjú görbe menti integrálnk nevezzük és szimbólumml jelöljük..4.4. Tétel. A sim görbék esetén: Γ F ()ds = =.4.5. Megjegyzés. n = esetén Γ f(, y)ds = F ( (t), (t),..., n (t))dl Γ (t) = F ( (t), (t),..., n (t)) ( (t) +... + ( n(t)) dt. f((t), y(t)) ( (t)) + (y (t)) dt H Γ görbe z y = f(), [, b] egyenlettel dott, kkor: Γ f(, y)ds = f(, f()) + (f ()) d..4.6. Értelmezés. Legyen D R n egy nyílt hlmz, Γ : [, b] D, Γ(t) = ( (t),..., n (t)) egy rektifikálhtó görbe D-ben és F : D R n F = (F, F,..., F n ) egy folytonos leképezés.

H z F k ( (t), (t),..., n (t))d k (t) Stiltjes integrálok léteznek minden k {,,..., n} esetén, kkor I = n n= F k ( (t), (t),..., n (t))d k (t) összeget z F függvény másodfjú inegráljánk nevezzük Γ görbén. A másodfjú görbe menti integrál jelölésére < F (), d > szimbólumot is hsználjuk..4.7. Tétel. Legyen F : D R n egy folytonos függvény. Annk szükséges és elégséges feltétele, hogy z < F (), d > integrál értéke független legyen z úttól (csk Γ görbe kezdőpontjától és végpontjától függ), z hogy z < F (), d >= Γ n F k ()d k k= kifejezés, vlmely φ : D R függvény differenciálj legyen..4.8. Tétel. Legyen D R n egy nyílt hlmz és F : R n egy olyn leképezés, mely komponenseinek léteznek prciális deriváltji és folytonosk. Az Γ < F (), d > másodfjú görbe menti integrál, kkor és csk kkor független z úttól, h F k p = F p k bármely k, p {,,..., n}..4.9. Tétel. Legyen D egy egyszerű zárt trtomány, D Ω R, Ω nyílt, D = Γ rektifikálhtó. H P, Q : Ω R folytonos függvények, P -nek y- szerinti és Q-nk, -szerinti prciális deriváltj létezik és folytonos Ω-án, kkor igz következő egyenlőség: P (, y)d + Q(, y)dy = Γ D Γ ( Q P ) ddy. y

.4.. Péld.. Számítsuk ki z I = köríven. Γ = cos t yds integrált Γ : y = sin t, t [, π ] Megoldás I = = 3 π π. Számítsuk ki z Γ + t, t [, ] görbe. Megoldás sin t cos t sin t + cos tdt = sin tdt = 3. d + e dy integrált, hol Γ : = ln( + t), y = Γ Feldtok d + e ln( + t) dy = + t = ln ( + t) + dt + ( + t) 3 3 Számítsuk ki z elsőfjú görbe menti integrálokt. y ds, Γ : = cos 3 t, y = sin 3 t, Γ. 3. + t + t dt = = (ln ) + 3 ( 8 ). t [, π] Γ ( + y ) ln zds, Γ : = e t cos t, y = e t sin t, z = e t t [, ] Γ 3 y ds, Γ 3 : = cos t, y = sin t, >, b >, E : 3 7 E : + e3 7 t [, 4π] E : 8b(3 b 3 ) 3( b )

4. ( + y + z )ds, Γ 4 : = cos t, y = sin t, z = bt Γ 4 5. Γ 5 zds, Γ 5 : = t cos t, y = t sin t, z = t Γ t t [, π] t [, π]. Számítsuk ki következő másodfjú görbe menti integrálokt: 6. ( y)d + (y y)dy, Γ 6 : y =,. Γ 6 + y 7. + y d y + y dy, Γ 7 : + y = R. Ellenőrizzük, hogy következő másodfjú görbe menti integrálok függetlenek z úttól és számítsuk ki. 8. (,3) (,) dy + yd 9... (,3) (,) (,) (,) (,3, 4) (,,) ( + y)d + ( y)dy yd dy d + y dy z 3 dz. (,,) (,,3) yzd + zdy + ydz Számítsuk ki következő másodfjú görbe menti integrálokt: 3. (y z )d + yzdy dz, Γ 3 Γ 3 : = t, y = t, z = t 3, t [, ]. 4. yd + zdy + dz Γ 4 Γ 4 : = cos t y = sin t, z = bt, t [, π]. A Green-képlet lklmzásávl számítsuk ki

5. y dy yd, Γ 5 : + y = R Γ 5 6. Γ6 ( + y)d ( y)dy, Γ 6 : + y b =. Számítsuk ki következő másodfjú görbe menti integrálokt: 7. y = ( + y)d ydy, Γ : y =, Γ y =. 8. = (t sin t) ( y)d + dy, Γ : Γ y = ( cos t) t [, π]. 9... Γ 3 y d dy, Γ 3 : + y =, y. Γ 4 + 3 dy, Γ 4 : z 9 + y = ellipszis A(3, ), B(, ) pontok 4 közötti része. Γ 5 (e cos y + y )d (e sin y + y)dy D = {(ρ, θ) : ρ cos θ, θ π 4 }, Γ 5 = D.. 3. 4. Γ 6 3 dy y 3 d 5 3 + y 5 3, Γ 6 : 3 + y 3 = 3,, y. (y +z )d+(z + )dy+( +y + y + z = 4 )dz, Γ 7 : Γ 7 + y =, z y d + z dy + + y + z = d, Γ 8 : Γ 8 + y =

.5. Felületdrb területe, felületi integrálok.5.. Értelmezés. Legyen D R, D kompkt és mérhető. Az = (u, v) S : y = y(u, v), (u, v) D, (.) z = z(u, v) egyenletekkel értelmezett felületet simánk nevezzük, h z, y, z függvények egy olyn G nyílt hlmzon értelmezettek, hogy D G, z, y, z függvényeknek léteznek z u és v szerinti prciális deriváltjuk, zok folytonosk és u v y y rng =. u v z z u v.5.. Tétel. H z (.) összefüggéssel értelmezett S felület sim, kkor Ter(S) = EG F dudv, hol D ( ) E = + u F = u u + y ( ) ( y G = + v v ( ) y + u u y ( ) z, u u z v v + z ) ( z + v.5.3. Megjegyzés. H z S felület z = f(z, y), (, y) D egyenlettel dott, kkor: Ter(S) = D ( f + (, y) ) ( f + = (u, v).5.4. Értelmezés. Adott z S : y = y(u, v), z = z(u, v) ). (, y) y ) ddy. (u, v) D sim felület.

Legyen F : G R egy folytonos függvény, hol G R 3 egy olyn nyílt hlmz, mely trtlmzz z S felületet. Az I = F ((u, v), y(u, v), z(u, v)) EG F dudv integrált elsőfjú D felületi integrálnk nevezzük és I = szimbólumml jelöljük..5.5. Péld. Számítsuk ki z y b + z c = ellipszoid. Megoldás Felírjuk S prmetrikus lkját: S S F (, y, z)dσ 4 + y b 4 + z dσ integrált hol S : c4 + = sin θ cos ϕ S : y = b sin θ sin ϕ θ [, π], ϕ [, π]. z = c cos θ sin θ cos dσ = bc ϕ + sin θ sin ϕ b + cos θ c 4 + y b 4 + z sin c 4 = θ cos ϕ + sin θ sin ϕ b pi ( sin θ cos ϕ I = bc + sin θ sin ϕ b + cos θ c = 4 3 πbc ( + b + c ). sin θdθdϕ + cos θ c qés ) sin θdθdϕ = r u r v r u r v r(u, v) = i(u, v) + jy(u, v) + kz(u, v) Legyen n = és V = P i+q j +R k, hol P, Q, R : G R, G R 3, G nyílt, G trtlmzz z S felületet..5.6. Értelmezés. Az I = ( V u)dσ = S S ( V, r u, r v r u r v ) dσ

elsőfjú felületi integrált, V függvény, S felületen számolt másodfjú felületi integráljánk nevezzük és I = szimbólumml jelöljük..5.7. Megjegyzés. Fenáll z I = ( v u)dσ = egyenlőség..5.8. Péld. Számítsuk ki z y + z = R gömb külső felületén. A gömb prméteres egyenlete Feldtok S S P dydz + dzd + Rddy S D P Q R y z u u u dudv y z v v v dydz + ydzd + zddy integrált z + = R sin θ cos ϕ, y = R sin θ sin ϕ, z = R cos θ θ [, π], ϕ [, π] u = i + y j + z k R + y + z I = dσ S R I = R dσ = R4πR = 4πR 3. S. Htározzuk meg z = y felület + y = henger belsejébe eső területét.. Htározzuk meg z + y + z = R gömbfelület z + y = R henger belsejébe eső részének területét. 3. Számítsuk ki z + y = z felületből z + y = henger áltl kimetszett rész területét.

4. Számítsuk ki z ( + y + z ) = ( + y ) felület területét. 5. Számítsuk ki z ( + y + z )( + y ) = 4 y felület területét. S Számítsuk ki következő elsőfjú integrálokt: 6. ( + y )dσ z + y = z prbolóidból z = sík áltl kimetszett korlátos rész. 7. I = + y + (R z) dσ S S = {(, y, z) R 3 + y + z = R,, y, z }. 8. I = + y + 4z dσ S S = {(, y, z) R 3 + y + z = R, z }. z 9. I = + y + dσ S S = {(, y, z) R 3 + y = z, h z } >, h >.. Számítsuk ki S = {(, y, z) R 3 + y6 = z, z } felület tömegét, h ρ(, y, z) = z. Számítsuk ki következő másodfjú felületi integrálokt.. dydz+y dzd+z ddy, hol S z ( ) +(y b) +(z c) = R S gömb külső felülete.. S dydz + by dzd+ ddy, hol S z cz + y b + z c = ellipszoid külső felülete. 3. ( + y )ddy, S z + y = z prboloid + y = hengerbe S eső részének felső felülete. 4. (y z)dydz + (z )dzd + ( y)ddy S S = {(, y, z) R 3 + y = z, z h}.

.6. Guss-Osztrogrdszkij képlet és Stoks képlet Tegyük fel, hogy P, Q, R : D R folytonosn differenciálhtó függvények. Legyen D R 3 egy nyílt hlmz. S D, S kétoldlú sim felület drb, melyet Γ zárt görbe htárol. Ilyen feltételek mellett igz következő összefüggés cos α cos β cos γ P d + Qdy + Rdz = dσ, Gmm S y z P Q R hol n(cos α, cos β, cos γ) z S felület normális, felületnek rr z oldlár mutt, honnn nézve Γ görbe körüljárás pozitív. Feldtok A Stoks formulávl számítsuk ki:. yd+zdy+d, Γ = {(, y, z) R 3 +y +z =, +y+z = } Γ. ( yz)d + (y z)dy + (z y)dz Γ = cos ϕ Γ : y = sin ϕ, ϕ [, π] z = h π 3. (y + z)d + (z + )dy + ( + y)dz Γ 3 Γ 3 : = sin t, y = sin t cos t, z = cos t, t [, π]. 4. (y z)d + (z )dy + ( y)dz Γ 4 Γ 4 := {(, y, z) R 3 + y =, + y } h = Γ 4 olyn bejárássl vesszük, mely pozitív z O tengely felől nézve

5. (y + 6)d + (z + )dy + ( + y )dz Γ 5 Γ 5 = {(, y, z) R 3 + y + z = R, + y = r} < r < R, z > 6. A Γ 5 görbét olyn bejárássl vesszük, hogy gömbfelületből kivágott kisebbik trtomány külső oldl blr esik. y z d + z dy + y dz Γ 6 Γ 6 : = cos t, y = cos t, z = cos 3t, t [, π ]..6.. Tétel. (Guss-Ostrogrdszkij) Legyen egy D R 3 hlmz. Tegyük fel, hogy P, Q, R : D R folytonosn differenciálhtó függvények és S egy sim, zárt, egyszerű felület (nincs dupl pontj) D-ben, mely V térbeli trtományt zárj közre. Ebben z esetben (P cos α + Q cos β + R cos γ)dσ = S ( P = + Q y + R ) ddydz. z Feldtok V Számítsuk ki:. dydz + y dzd + z ddy, hol S [, ] [, ] [, ] kock S külső oldl.. 3 dydz + y63dzd + z 3 ddy, hol S z + y6 + z6 = R gömb S külső oldl. 3. Számítsuk ki z S ( cos α + y cos β + z cos γ)dσ integrált, hol S z +y = z kúpfelület z h egyenlőtlenségnek megfelelő drbj.

4. Bizonyítsuk be, hogy z S egyszerű, zárt felülettel htárolt test térfogt: V = 3 S ( cos α + y sin β + z cos γ)dσ. 5. Jelölje S z + y b + z = külső felületét. Számítsuk ki z c yzdydz + z dzd + yz ddy integrált. S.7. Fourier sorok.7.. Értelmezés. Legyen H egy hilbert tér, jelölje (, y) z, y H elemek skláris szorztát és = (, ) z vektor normáját. A {ϕ k k N} vektorrendszert ortonormáltnk nevezzük, h (ϕ k, ϕ l ) =, h k l és ϕ k = (ϕ k, ϕ k ) =, ( ) k N..7.. Értelmezés. A {ϕ k k N} ortonormált vektorrendszer teljes, H hilbert térben h bármely H és bármely ε > esetén létezik c, c,..., c n R úgy, hogy n k= c kϕ k < ε..7.3. Tétel. A H hilbert térben következő állítások ekvivlensek: () H hilbert térben {ϕ k k N} vektorrendszer teljes; (b) bármely H esetén = (, ϕ k )ϕ k k= (c) bármely H esetén igz Prsevl képlet: = (d) h (, ϕ k ) =, bármely k N, kkor =. (, ϕ k ) Legyen [, b] egy kompkt intervllum. Legyen I [, b] zon függvények hlmz melyekre létezik és véges z k= f ()d integrál, nevezzük ezt hlmzt négyzetesen integrálhtó függvények hlmzánk z [, b] intervllumon.

H f, g I ([, b]), kkor λf + µg I ([, b]) tehát I ([, b]) z összedássl és sklárissl vló szorzássl egy vektorteret képez. Az f() g() [f () + g ()] egyenlőtlenségből következik, hogy z f() g()d integrál is létezik. Az (f, g) = f()g()d összefüggéssel értelmezett művelet teljesíti skláris szorzt tuljdonságit egy kivételével. A továbbikbn z I ([ e, e]) esettel fogllkozunk..7.4. Tétel. Az I ([ e, e]) vektortérben z { } { cos nπ l l l n N } { sin nπ l l n N } vektorrendszer egy teljes ortonormált rendszer..7.5. Tétel. H f I ([ l, l]) és kkor f() = + n cos nπ l + b n sin nπ, (.) l n= n = l b n = l l l l l n= f() cos nπ d és l f() sin nπ l d. { } { }.7.6. Tétel. Az I [, e] függvénytérben z cos nπ l n N és l e/ { } sin nπ l n N függvényrendszerek rendre teljes ortonormált rendszerek. e/ l H f I ([, l]) és f() = + n cos nπ l, kkor n = l f() cos nπ l d. H f() = b n sin nπ l, kkor b n = l n= l n= f() cos nπ l d.

Az (.) összefüggésben szereplő függvénysort z f függvény Fourier soránk nevezzük. Természetesen feltevődik kérdés, hogy z egyenlőség igz-e bármely [ l, l] esetén. H nem igz mindenütt, kkor milyen [ l, l] esetén igz. Erre kérdésre következő tétel d részleges válszt..7.7. Tétel. (Jordn) H z f I [ l, l] függvény korlátos változású, kkor z f függvény, Fourier sor minden ( l, l) pontbn konvergens z [f(+ ) + f( )] értékhez. A konvergenci egyenletes minden olyn zárt intervllumon, hol f folytonos. Feldtok Fejtsük Fourier sorb következő függvényeket, megdott intervllumokon:. f() =, ( π, π). f() =, ( π, π) 3. f() = e α, ( l, l), 4. f() = sin α, ( π, π), (α Z), 5. f() = sgn(cos ), ( π, π), 6. f() = rcsin(cos ), ( π, π), 7. f() = (), ( π, π) () z pont és hozzá legközelebb eső egész szám közötti távolságot jelöli., h < α 8. f() =, h α < π Írjuk fel Prsevl képletet z f függvényre.

9. Számítsuk ki n= sin n n összeget. Fejtsük -szerint Fourier sorb következő függvényeket:. f() = r cos, r <, R. r cos + r. f() = ln( r cos + r ). f() = rctg r sin r cos 3. Igzoljuk, hogy α (, π ) esetén n= sin n sin nα n sor összege állndó (, α) intervllumon és (α, π) intervllumon zéró. 4. Legyen δ (, π). Az f függvényt következőképpen értelmezzük:, δ f() = és, δ < π f( + π) = f(), ( ) R. ) Írjuk fel f Fourier sorát. b) Igzoljuk, hogy n= sin(nδ) n = π δ. c) Vezessük le Prsevl tételből, hogy: n= sin (nδ) n δ = π δ d) Igzoljuk, hogy 5. Fejtsük Fourier sorb f() = ( sin ) d π. ln ctg t dt, [ π, π]

6. Htározzuk meg sorok összegét. n= cos n, n! n= sin n n! 7. ) Htározzuk meg z f() = π cos α, α Z, [, π] f( + π) = f(), ( ) R függvény Fourier sorát. b) Bizonyítsuk be, hogy: π cos πα = α + k= α α k és π sin απ = α + ( ) k α α k. 8. Fejtsük következő függvényeket sinusz sorb [, π] intervllumon. [ ],, ]pi ) f() =, ( π, π] b) f() = (π ) c) f() = sin. 9. Fejtsük következő függvényeket cos sorb [, π] intervllumon:, [, h] ) f() =, (h, π] b) f() = cos, [, π] c) f() = sin, [, π]. k=.8. Differenciálegyenletek.8.. Értelmezés. Legyen f : [, n] R, g : [c, d] R két dott folytonos függvény. Az y = f() g(y) (.3)

differenciálegyenlet szétválszthtó változójú (szeprábilis) differenciálegyenletnek nevezzük. H létezik olyn y : [, b] [c, d] deriválhtó függvény, mely teljesíti z (.3) egyenletet, kkor zt mondjuk, hogy y megoldás (.3)- nek..8.. Péld. y = y y, y() = H ezt z egyenletet z (.3) egyenlettel nlóg lkr krjuk írni, kkor z f() =, g(y) = y y egyenlőségeket kell felírjuk. meghtározásához z y lkb írjuk. Innen z következik, hogy: A jelen esetben: = f()g(y) egyenletet z y() y() y() ln y( ) t t g(t) dt = f(t) dt. t t dt = y() = ln ln y() + y() t dt y g(y) = ln y() = +. Az y függvény = f() ekvivlens Feldtok. y = ( + y ) ln, y() =. ( )y + y =, y() = 3. y = (y + y), y( 3) = 4. ( + e )y y = e 5. y sin = y ln y

.8.3. Tétel. (Változóbn homogén differenciálegyenletek) Legyen f : [c, d] R dott folytonos függvény. Az y : [, b] R olyn, hogy [, b], y deriválhtó [, b]-n és y()/ [c, d]. Az y függvény kkor és csk kkor megoldás z egyenletnek, h z megoldás [, b] n z ( y y = f ) u : [, b] R, u() = y() u = f(u) u szétválászthtó változójú differenciálegyenletnek..8.4. Péld. y = y + e y Az y = u helyettesítést lklmzzunk: y = u y = u + u Az egyenletünk így lkul: u + u = u + e u u = e u du e u = t dt e u() e u() = ln e u() + ln = e u() ( ) u() = ln e u() + ln Feldtok. y = y + cos y. y = y

3. y = y ln y 4. y = y + ( y ) + 5. y = y + y Homogén egyenletre visszvezethető ( ) y + b y + c = f + b y + c lkú differenciálegyenletek. (.4) Két esetet különböztetünk meg: b ) b, kkor u =, v = y y változócserét lklmzunk, hol (, y ) z + b y + c = egyenletrendszer megoldás. + b y + c = Ezzel helyettesítéssel (.4) egyenlet ( ) ( v ) dv du = f u + b v + b u = f v u + b v + b u egyenletté lkul, melyik u és v-ben homogén. b b) b = = b = k és (.3) egyenlet következő lkb b írhtó: ( ) y k( + b y) + c = f = g( + b y) + b y + c és z u = + b y helyettesítést lklmzzuk..8.5. Péld. Megoldás y = + y + y + 4 = =.

+ y = Az + y + 4 = u = + v = y 3 egyenletrendszer megoldás: =, y = 3. helyettesítéssel egyenlethez jutunk. A v u = z helyettesítést lklmzunk v = uz v = uz + z és következő egyenlethez jutunk: uz + z z = z z + z z dz = u du u ( + z z ) = c ( + ) + ( + )(y 3) (y 3) = c. (.5) Feldtok. y = + y. y = 3y 7 + 7 3 7y 3 3. y = + y y + 4. y 8 + 4y + = 4 + y + 5. y = + y + y.8.. Elsőrendű lineáris differenciálegyenletek Legyen P, Q : I R két folytonos függvény. Az y = P ()y + Q() egyenletet elsőrendű lineáris inhomogán differenciálegyenletnek nevezzük. Az y = P ()y

egyenlet, elsőrendű, lineáris, homogén differenciálegyenlet. A homogén egyenlet következő szétválszthtó változójú differenciálegyenletté lkíthtó: Integrálássl ln y = dy y = P ()d. egyenlethez jutunk, mely ekvivlens z P (t)dt + ln c y = ce P (t)dt egyenlettel, mi homogén egyenlet megoldás. Az inhomogén egyenlet egy megoldását konstns változttásánk módszerével htározzuk meg: y = c() e P (t)dt. Ezt helyettesítve z inhomogén egyenletbe c ()e P (t)dt + c()p ()e P (t)dt = P ()c()ee P (t)dt + Q() összefüggéshez jutunk. Innen következik, hogy: c () = Q() e P (t)dt s P (t)dt ds c() = D + Q(s)e Y = De P (t)dt + Q(s)e és s P (t)dt ds. H z y( ) = y kezdeti értékű Cuchy feldtot kell megoldni, kkor következik, hogy: D = y és y() = y e P (t)dt + Q(s)e P (t)dt ds.

.8.6. Péld. Oldjuk meg z y = yctg + sin differenciálegyenletet. Megoldás Először megoldjuk homogén egyenletet Ez homogén egyenlet megoldás. y = yctg dy y = cos sin d ln y = ln sin + ln c y h = c sin Az inhomogén egyenlet megoldását } y() = c() sin lkbn keressük y = yctg + sin c () sin + c() cos = c() sin ctg + sin c () = c() = + D y = sin + D sin, z inhomogén egyenlet megoldás..8.. Bernoulli típusú differenciálegyenletek Az áltlános lk: y = P ()y + Q()y α, (.6) hol P, Q : I R folytonos függvények és α R \ {, }. Egyszerű belátni, hogy z u() = (y()) α helyettesítéssel z (.6) egyenlet következő lineáris, inhomogén elsőrendű differenciálegyenletté lkul: u = ( α)[p ()u + Q()], mit z előbb ismertetett módon oldunk meg..8.7. Péld. y = y + 3 y Megoldás α = és z u = y változócserét lklmzunk: = u = u + 3. A lineáris egyenlet megoldás: u = ce +

és z eredeti egyenlet megoldás: ( y = ce ) +..8.3. A Riccti típusú egyenletek A Riccti típusú differenciálegyenlet áltlános lkj: y = P ()y + Q()y + R(), hol P, Q, R : I R folytonos függvények és y C [I]. H ismert Rictti egyenlet egy y C [I] megoldás, kkor z y = z + y helyettesítéssel Riccti egyenlet egy elsőrendű, lineáris inhomogén egyenletbe trnszformálódik..8.8. Péld. Az y = y + y + egyenlet egy megoldás y = djuk meg z áltlános megoldását. Megoldás Az y = z + helyettesítést lklmzzuk és z = 3z + egyenlethez jutunk. Ennek z egyenletnek megoldás: Innen következik, hogy: z = ce 3 (3 + ). 9 y = + ce 3 (3+). 9 Feldtok Oldjuk meg következő elsőrendű lineáris differenciálegyenleteket:. y y = 4

. y + ytg = 4 + y 3. y + y + = 4. y + ( + )y = 3 e 5. y y = 3 Oldjuk meg következő Bernoulli egyenleteket: 6. y + y = 3 y 4 3 7. y + 3 + 3 y = y ( + 3 ) sin, y() =. 8. y + y = y ln 9. y + ytg = y. y + y = y Oldjuk meg következő Riccti egyenleteket, h ismert egy megoldásuk:. y y + e y = e + e, y = e. y e + y ye = e, y = e 3. y + y y sin + sin cos =, y = sin 4. y = y + y +, y =..8.4. Egzkt differenciálegyenletek Legyen D R egy trtomány és P, Q : D R dott folytonos függvények. A P d + Qdy = (.7) egyenletet egzktnk nevezzük, h létezik egy olyn F : D R differenciálhtó függvény, hogy df = P d + Qdy.

Az y : I R függvény kkor megoldás (.7) differenciálegyenletnek, h létezik c R úgy, hogy: F (, y()) = C, ( ) I..8.9. Tétel. Legyen P, Q : D R folytonos prciális deriváltkkl rendelkező két függvény. A P d + Qdy = egyenlet kkor és csk kkor egzkt, h P y = Q..8.. Megjegyzés. H P d+qdy = differenciálegyenlet egzkt, kkor: F (, y) = P (t, y)dt + y y Q(, s)d..8.. Értelmezés. H µ : D R, µ egy olyn függvény, hogy egzkt egyenlet, kkor µ függvényt µp d + µqd = P d + Qdy = egyenlet integráló szorzójánk nevezzük..8.. Megjegyzés. µ kkor és csk kkor integráló szorzó, h Feldtok y (µp ) = (µq). Oldjuk meg következő egzkt differenciálegyenleteket:. ( + y)d + ( y)dy =. yd + ( y )dy = 3. y d + (y3 + ln )dy = Htározzuk meg z egyenletek integráló szorzóját és oldjuk meg: 4. ( y)d + (y )dy = µ = µ()

5. ( + sin + sin y)d + cos ydy = µ = µ() 6. ( y)d + (y + )dy = µ = µ( + y ) 7. ( + y )d ydy = µ = µ(y ).9. Lineáris differenciálegyenletek Adott z L differenciáloperátor: L : C (n) ([, b]) C([, b]) L(y) = y (n) + y (n ) + y (n ) +... + n y, hol i : [, b] R folytonos függvények. Az n-ed rendű, lineáris differenciálegyenlet áltlános lkj: y (n) + y (n ) +... + n y = f, (.8) hol f : [, b] R egy folytonos függvény. Az (.8) egyenlet z L(y) = f egyenlettel ekvivlens..9.. Tétel. (z (.8) egyenlet megoldáshlmzánk szerkezete) H y p z (.8) egyenlet egy sjátos megoldás, kkor z (.8) egyenlet bármely megoldás felírhtó y = y p + y h lkb, hol y h z L(y) = homogén egyenlet megoldás..9.. Tétel. Az L operátor egy lineáris leképezés z L(y) = homogén egyenlet megoldáshlmz z L operátor mgtere, mely C (n) ([, b]) vektortér egy n dimenziós ltere.

.9.3. Értelmezés. Legyen y i C (n) ([, b]). A W (y,..., y n ) = y y... y n y y... y n............... y n (n ) y (n ) y (n ) determinánst z y,..., y n függvények Wronski determinánsánk nevezzük..9.4. Tétel. H y,..., y n C (n) ([, b]) függvények megoldási z L(y) = egyenletnek, kkor következő két állítás ekvivlens: ) z y,..., y n függvények C (n) ([, b]) vektortérben lineárisn függetlenek b) W (y,..., y n ).9.5. Következmények. H y,..., y n C (n) ([, b])) megoldási z L(y) = egyenletnek és W (y,..., y n ), kkor z L(y) = egyenlet bármely y megoldás felírhtó y = c y +... + c n y n lkb, hol c,..., c n R. Az {y,..., y n } függvényrendszert lpmegoldásnk nevezzük..9.6. Értelmezés. H z L operátor értelmezésében szereplő k () függvények állndók, zz k () = k R, k =, n, kkor n y (n) + k y (n k) = (.9) k= egyenletet n-ed rendű állndó együtthtós, lineáris, homogén differenciálegyenletnek nevezzük. n A λ n + k λ n k = egyenletet (.9) differenciálegyenlet krkte- k= risztikus egyenletének nevezzük.

.9.7. Tétel. H λ, λ,..., λ k R krkterisztikus egyenlet p,..., p k N szeres gyökei p + p +... + p k = n, kkor z e λ, e λ,..., p e λ........................ e λ k, e λ k,..., p k e λ k függvényrendszer lpmegoldás (.9) egyenletnek. H λ = α + iβ, λ = α iβ komple számok p = p = p szeres gyökei krkterisztikus egyenletnek, kkor z lpmegoldás első két sor helyett z függvények szerepelnek. e α cos β, e α cos β,..., p e α cos β e α sin β, e α sin β,..., p e α sin β.9.8. Tétel. ( konstns változttás módszere) H y,..., y n C (n) lpmegoldás (.9) egyenletnek és C k : [, b] R deriválhtó függvények kielégítik egyenletrendszert, kkor megoldás z inhomogén egyenletnek. n k= n k= C k ()y(j) k () =, j =, n C k ()y(n ) k () = f() y p () = y (n) + n C k ()y k () k= n k y (n k) = f() k=.9.9. Megjegyzés. Néhány esetben z L(y) = f() (L(y) = y (n) + y (n ) +... + n y) inhomogén egyenlet y s sjátos megoldását egyszerűbben is meg lehet htározni.

. h f() = λ m +... + λ m + λ m és n, kkor y s () = µ m + µ m +... + µ m + µ m. Ezt behelyettesítve z L(y) = f() egyenletbe z n µ = λ n µ + m n µ = λ........................ egyenletekhez jutunk miből kiszámíthtó µ, µ,... stb.. h n = n =... = n p+ = és n p, kkor y s = p (µ m + µ m +... + µ m ) 3. h f() = e α (λ m + λ m +... + λ m ) és α nem gyöke krkterisztikus egyenletnek, kkor y p = e α (µ m + µ m +... + µ m ) 4. h f() = e α (λ m +... + λ m ) és α q-szoros gyöke krkterisztikus egyenletnek, kkor y p = e α q (µ m +... + µ m ) 5. h f() = e α P () cos β + e α P () sin β és α + iβ q-szoros gyöke krkterisztikus egyenletnek (hol q lehet zéró is), kkor y p () = e α q (Q () cos β + Q ( sin β) és gr(q ) = grq = m{gr(p ), gr(p )}. Feldtok Oldjuk meg következő differenciálegyenleteket:. y y y = 4 e,. y + y + y = ( + )e, 3. y 4y + 5y = + 8 cos + e, 4. y y y = 4,

5. y (4) + 4y = 8e, 6. y + 4y = cos, 7. y + y = tg, 8. y y = e +, 9. y y + y = e +. Oldjuk meg következő Chuchy feldtokt:. y 5y + 4y =, y() = 5, y () = 8. y + 3y + y =, y() =, y () =.. y 4y + 5y = e, y() =, y () = 3. 3. y y =, y() =, y () =, y () =. 4. y + 4y = sin, y() = y () =. Oldjuk meg és htározzuk meg z dott feltételt teljesítő megoldást: 5. y y 5y =, lim y = 5. 6. y + 4y + 4y = e (sin + 7 cos ), lim y() =. Az + b = e t lkú helyettesítéssel vezessük vissz konstns együtthtós egyenletekre és oldjuk meg következő egyenleteket: 7. y + y + y = (6 ln ), 8. y y + y = +, 9. ( + ) 3 y + 3( + ) y + ( + )y = 6 ln( + ),. ( ) y 3( )y + 4y =.