几种随机微分方程解的存在性与唯一性TheExistenc(精)

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常微分方程12解的存在唯一性

常微分方程12解的存在唯一性
( 1 x) =y0+xx0 f(s,0(s))ds ( 2 x) M =y0+xx0 f(s,1(s))ds ( n x) =y0+xx0 f(s,n1(s))ds
这样就得到一个连续函数列 n ( x)
它称为 Picard迭代序列。
11
( 3 ) Picard 序列的收敛性
引理1.1 对于一切 n 和 x [x0,x0h],n(x)
8
定理1: 若 f ( x, y ) 在R上连续且关于y满足
Lipschitz条件,则初值问题 (1.2.3) 在区间
x x0 h 上存在惟 一的解,其中
h
min
a,
b M
证明: 思路:
Mmax f(x,y) (x,y)R
(1)将初值问题解的存在惟一性化为
积分方程解的存在惟一性.
9
(2)构造积分方程迭代函数序列.
yn(x)10 xyn-1 (s)ds1xLx nn !
5
由于y n ( x ) 收敛,且 lnim yn(x) ex代入验证函数 y e x 为初值问题 (1 .2 .1) 的解, 这就得到解的存在性。
惟一性证明: 设有两个解 y(x),y(x)
令 g(x)(x)(x)则 g ( x )可微,且满足
(1.2.3)
Lipschitz 条件: 设 f ( x, y ) 在矩形区域

几类随机微分方程解的存在性和稳定性

几类随机微分方程解的存在性和稳定性
We establish the concept of the square-mean S-asymptotically ω-periodic stochastic process. For a class of stochastic fractional differential equations driven by Le´vy noise with piecewise arguments and a class of stochastic integral differential equations driven by Le´vy noise with piecewise arguments, we prove the existence of the mild solutions of them and we give the sufficient conditions for the existence of the square-mean Sasymptotically ω-periodic solutions of them. Moreover, we show the global square-mean asymptotic stability of the square-mean S-asymptotically ω-periodic solutions for the stochastic integral differential equations driven by Le´vy noise with piecewise arguments.

微分方程的解的存在性

微分方程的解的存在性

微分方程的解的存在性

微分方程在数学中扮演着至关重要的角色,它描述了自然界中许多现象的演变

规律。解微分方程是求解这些规律的关键步骤之一,而微分方程的解的存在性问题一直是研究者们探讨的重要课题之一。本文将重点讨论微分方程的解的存在性问题,并探讨相关的理论和方法。

微分方程简介

微分方程是描述变量之间关系的数学方程,其中包含未知函数及其导数。一般

形式可以写作F(x,f(x),f′(x),...,f(n)(x))=0,其中f(n)(x)表示函数f(x)的n阶导数。

微分方程按照阶数、形式和性质的不同可以分为多种不同类型,包括常微分方

程和偏微分方程。常微分方程只包含一个自变量,而偏微分方程包含多个自变量。微分方程的解是满足方程的所有函数的集合,解的存在性就是要确定这个解集是否为空或者非空的问题。

微分方程解的存在性定理

微分方程解的存在性定理是研究微分方程解是否存在的重要理论依据,其中最

重要的就是皮卡-林德洛夫定理和柯西-李普希茨定理。

皮卡-林德洛夫定理

皮卡-林德洛夫定理是关于常微分方程解的存在性和唯一性的定理,描述了在一定条件下初始值问题必然存在唯一解的情况。具体来说,如果f(x,y)在一个矩形$R=\\{(x,y):a<x<b,c<y<d\\}$ 上连续且满足 $|f(x,y)| \\leq M$,并且以y0为中心、ℎ为半径、在R内闭区域D上连续,则存在区间 $|x-x_0| \\leq h$ 上的唯一解。

皮卡-林德洛夫定理的证明过程相对复杂,需要借助一些数学分析方法,但是它为解微分方程问题提供了一个强有力的理论基础。

《常微分方程》第三章 一阶微分方程解的存在唯一性定理

《常微分方程》第三章 一阶微分方程解的存在唯一性定理

§ 3.1 解的存在唯一性定理和 逐步逼近法
/Existence & Uniqueness Theorem & Progressive Method/
§ 3.1 Existence & Uniqueness Theorem & Progressive Method
内容提要/Constant Abstract/
x
2 (x) y0 x0 f ( ,1( ))d
x
n (x) y0 x0 f (,n1( ))d
§ 3.1 Existence & Uniqueness Theorem & Progressive Method
0 (x) y0
x
1(x) y0 x0 f ( ,0 ( ))d
把(3.1.2)代入上式,即有:
x
(x) y0 x0 f (x,(x))dx x0 x x0 h
因此, y (x)是积分方程在 x0 x x0 h上的连续解.
§ 3.1 Existence & Uniqueness Theorem & Progressive Method
第三章 一阶微分方程解的 存在唯一性定理
Existence & Uniqueness Theorem of First-Order ODE

微分方程的解与解的存在唯一性

微分方程的解与解的存在唯一性

微分方程的解与解的存在唯一性微分方程是数学中重要的研究对象,解微分方程是数学分析的核心内容之一。微分方程的解与解的存在唯一性是微分方程理论中的一个重要问题,本文将对这个问题进行讨论和说明。

一、微分方程的定义和基本概念

微分方程是包含未知函数及其导数的方程。一般形式为:$F(x, y, y', y'', \dots, y^{(n)}) = 0$,其中 $y^{(n)}$ 表示 $y$ 的 $n$ 阶导数。解微

分方程就是要找到满足该方程的未知函数 $y(x)$。

二、解的存在性

对于给定的微分方程,我们首先需要确定解的存在性。常见的方法有积分因子法、试探解法、变量分离法、线性微分方程的常数变易法等。

1. 积分因子法

若微分方程的形式为 $\frac{dy}{dx} + P(x)y = Q(x)$,则可以通过确定一个积分因子 $\mu(x)$,使得方程两边同时乘以 $\mu(x)$,得到$\mu(x)\frac{dy}{dx} + \mu(x)P(x)y = \mu(x)Q(x)$,从而可以将其化为恰当微分方程。

2. 试探解法

对于一些特定的微分方程,可以根据问题的特点猜测一个解的形式,再代入微分方程进行验证。不断尝试合适的解形式,最终得到满足方

程的解。

3. 变量分离法

对于可分离变量的微分方程,可以将方程两边关于变量进行分离,

然后分别积分得到解。

4. 线性微分方程的常数变易法

对于形如 $y^{(n)} + a_1(x)y^{(n-1)} + \dots + a_n(x)y = f(x)$ 的线性

微分方程,可以通过常数变易法将其化为 $y^{(n)} + b_1(x)y^{(n-1)} +

微分方程的解的存在性与唯一性

微分方程的解的存在性与唯一性

微分方程的解的存在性与唯一性微分方程的解的存在性与唯一性是微分方程理论中的重要问题之一。它涉及到了微分方程的解是否存在以及是否唯一的问题。在研究微分

方程的过程中,我们常常需要确定方程的解的存在性和唯一性,以便

得到准确的结果和合理的推论。

首先,我们来讨论微分方程解的存在性。对于一阶微分方程

dy/dx=f(x, y)来说,如果函数f(x, y)在某个区域内是连续的,那么根据

连续函数的存在性定理,方程必有一个解存在。这个解可能通过求不

定积分得到,也可能是通过其他方法求得的特解。如果方程涉及到一

些特殊的函数,如分段定义的函数或含有非连续点的解,那么解的存

在性的问题可能就会更加复杂。

其次,我们来探讨微分方程解的唯一性。唯一性通常需要借助某些

定理来证明。在微分方程理论中,最常用的唯一性定理就是皮卡-林德

洛夫定理(Picard-Lindelof定理)。该定理表明,如果函数f(x, y)在某

个区域内是局部利普希茨连续的,即满足|f(x, y1)-f(x, y2)|≤K|y1-y2|,其中K是一个常数,那么方程的初值问题y(x0)=y0必有唯一解存在。

这里需要说明的是,皮卡-林德洛夫定理中的条件比较严格,f(x, y)

需要满足利普希茨连续性,这并不是一个常见的条件。对于一些非连

续的函数,可能无法直接使用皮卡-林德洛夫定理来证明解的存在唯一性。此时,我们可以尝试使用其他的方法来证明解的存在性和唯一性,如变量分离、恰当方程等。

此外,还有一种特殊情况需要考虑,即微分方程解的多解性。有时候,微分方程的解可能存在多个,这取决于方程本身的特性和约束条件。比如,对于一元二次方程dy/dx=ax²+bx+c,根据韦达定理,方程的解可能有两个或零个。在这种情况下,我们需要根据问题的具体条件来确定解的个数,并选择出最符合问题要求的解。

解的存在唯一性定理和

解的存在唯一性定理和

Ch.3 Existence & Uniqueness Theorem of First-Order ODE
本章要求/Requirements/
深刻理解解的存在唯一性定理的条件与结论 掌握逐步逼近方法的本思想 理解解的一般性质
解的延拓
解对初值的连续依赖性和可微性
掌握求奇解的两个方法 利用逐步逼近序列进行似计算和误差估计
•存在唯一性定理
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§ 3.1 Existence & Uniqueness Theorem & Progressive Method
•本节要求/Requirements/ 深刻理解解的存在唯一性定理的条件与结论 掌握逐步逼近方法的本思想
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常微分方程-重庆科技学院-李可人
x0 x
而当 n=k+1 时,
x x0
k 1 ( x) y0 f ( , k ( )) d M ( x x0 ) Mh b
k 1 ( x)
在 x0 x x0 h 上有定义,连续。
常微分方程-重庆科技学院-李可人
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x0
x
x0 x x0 h ………(3.1.8)
微分之,得到: 又把
d ( x ) f ( x, ( x)) dx

随机Volterra方程的解的存在唯一性和稳定性

随机Volterra方程的解的存在唯一性和稳定性

理学硕士学位论文

随机V olterra方程的解的存在唯一性和稳

定性

THE EXISTENCE UNIQUENESS AND STABILITY OF THE SOLUTIONS TO STOCHASTIC VOLTERRA EQUATIONS

郭英

哈尔滨工业大学

2008年6月

国内图书分类号:O211.63

国际图书分类号:510

理学硕士学位论文

随机V olterra方程的解的存在唯一性和稳

定性

硕士研究生:郭英

导师:王克教授

申请学位:理学硕士

学科、专业:计算数学

所在单位:数学系

答辩日期:2008年6月

授予学位单位:哈尔滨工业大学

Classified Index:O211.63

U.D.C:510

Thesis for the Master Degree in Science THE EXISTENCE UNIQUENESS AND STABILITY OF THE SOLUTIONS TO STOCHASTIC VOLTERRA EQUATIONS

Candidate:Ying Guo

Supervisor:Prof.Ke Wang

Academic Degree Applied for:Master of Science

Specialty:Computational Mathematics Affiliation:Department of Mathematics Date of Defence:June,2008

Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology

常微分方程的存在唯一性与稳定性

常微分方程的存在唯一性与稳定性

常微分方程的存在唯一性与稳定性存在唯一性与稳定性是常微分方程研究中的重要问题。在本文中,

我们将探讨常微分方程存在唯一解的条件以及解的稳定性。

一、常微分方程的存在唯一性

常微分方程描述了一个未知函数及其导数之间的关系。对于形如

dy/dx = f(x, y)的一阶常微分方程,其中y是未知函数,x是自变量,f

是已知函数,我们来讨论方程的存在唯一性。

1. 狄利克雷条件(Dini定理)

狄利克雷条件是常微分方程存在唯一解的充分条件之一。具体而言,如果在所考虑的区域上,函数f(x, y)连续且关于y满足Lipschitz条件,则常微分方程dy/dx = f(x, y)在该区域上存在唯一解。

2. 古典解与强解

对于一阶常微分方程,如果解y的导数也是函数x的连续函数,则

称该解为古典解。如果解y满足方程dy/dx = f(x, y),且在给定的初始

条件下,解在某一区间上存在且唯一,则称该解为强解。

3. 积分常数的任意性

在某些情况下,常微分方程的解不是唯一的,而是存在积分常数。

这意味着在通解中会出现某个常数,而不同的常数取值将对应不同的

特解。

二、常微分方程的稳定性

稳定性是指在微小扰动下,解是否保持不变或趋于某个特定值。常微分方程的稳定性可以分为以下几种情况:

1. 渐近稳定性

如果对于一个常微分方程的解,当自变量趋于无穷大时,解趋于某个有界值,则称该解为渐近稳定解。

2. 指数稳定性

如果对于一个常微分方程的解,存在一个常数K和正数C,使得解的绝对值小于Ce^Kx,则称该解为指数稳定解。

3. Lyapunov稳定性

微分方程中的解的存在性理论

微分方程中的解的存在性理论

微分方程中的解的存在性理论微分方程是研究变量之间的关系的重要数学工具。解微分方程的存

在性理论是微分方程理论中的核心内容之一。本文将介绍微分方程中

的解的存在性理论,并探讨其在实际应用中的意义。

微分方程解的存在性理论是指在何种条件下,微分方程一定存在解。这个理论的研究主要涉及到微分方程的类型、边界条件和解的唯一性

等方面。解的存在性理论的研究对于解决各类实际问题具有重要意义。

一、常微分方程的解的存在性理论

常微分方程是最常见的微分方程类型,其解的存在性理论相对较为

简单。常微分方程的解存在的条件主要有两个方面:存在定理和唯一

性定理。

1. 存在定理

存在定理又称为皮卡-林德洛夫定理,它告诉我们,如果常微分方程满足某些条件,那么在给定的初始条件下,方程一定存在解。这个定

理给出了解的存在的一个直接判定方法。

2. 唯一性定理

唯一性定理是对解的唯一性进行了研究。在某些情况下,方程的解

不仅存在,而且是唯一的。这个定理的证明方法多种多样,可以是解

析的,也可以是几何的。唯一性定理给出了解的精确性,使得我们可

以准确地计算和预测物理现象。

二、偏微分方程的解的存在性理论

偏微分方程相较于常微分方程更为复杂,解的存在性理论也更加丰富。偏微分方程的解的存在性理论主要有以下几个方面:

1. 麦克斯韦方程组

麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程,解的存在性理论是电磁学和电子学研究的重要基础。麦克斯韦方程组的解存在性主要通过矢量分析和偏微分方程理论进行证明,为电磁场的计算和应用提供了理论支持。

2. 热传导方程

热传导方程是描述物体温度分布变化的方程,解的存在性理论对于热传导问题的研究至关重要。热传导方程关于边界条件和初值条件的不同,解的存在性也存在差异,需要通过特定的数学方法进行证明。

211017062_分数阶随机微分方程解的存在性与唯一性

211017062_分数阶随机微分方程解的存在性与唯一性

第40卷第2期贵州大学学报(自然科学版)Vol.40No.22023年 3月JournalofGuizhouUniversity(NaturalSciences)Mar.2023文章编号 1000 5269(2023)02 0024 05DOI:10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2023.02.04分数阶随机微分方程解的存在性与唯一性

罗 欢 ,陈付彬,周 旋

(昆明理工大学津桥学院,云南昆明650106)

摘 要:研究了一类分数阶随机微分方程解的存在性与唯一性。通过运用微分方程的半离散化技术,推导出分数阶随机微分方程解的半离散化模型,利用Minkowski不等式、H lder不等式和Picard逐步逼近法,证明了半离散随机模型解的存在性与唯一性。

关键词:分数阶;Picard迭代;Mittag Leffler函数

中图分类号:O175.1 文献标志码:A

近年来,分数阶微积分[1]在量子力学[2]、土木工程[3]和非牛顿流体[4]等理工领域得到了快速的发展,在信号处理[5]、生物医学[6]和自动控制[7]等其他领域也发挥了积极推动的作用。20世纪60年代,意大利物理学家Caputo提出了一种具有弱奇异性质的分数阶导数,使得Caputo分数阶导数解的存在性、唯一性和稳定性得到了更为广泛的研究[8 10]。关于确定性分数阶微分方程的文章较多,但是在某些随机环境中,模型的不确定性对系统的影响很大。为了解决这些问题,学者提出了分数阶随机微分方程。

涉及分数阶随机微分方程解的离散模型的文章较少,大部分讨论的是连续型解的存在性和唯一性,以及对稳定性的分析。文献[11]建立了随机神经网络的指数稳定性判据。PENG[12]建立了G 期望理论和G 布朗运动的概念,使G 布朗运动驱动的随机微分方程的研究工作得到了很好的发展。文献[13]利用逐次逼近方法将解的局部存在唯一性推广到全局存在唯一性,建立了分数阶随机微分方程两个不同解之间渐近距离的下界,推导出有界线性Caputo分数阶随机微分方程任意非平凡解的均方Lyapunov指数总是非负的。文献[14]研究了Caputo型分数阶随机微分方程的稳定性,证明了系统的随机稳定性和随机渐近稳定性,用新建立的It Caputo公式,推导出近似指数稳定性和p阶矩的指数稳定性。文献[15]提出了关于整数阶变量上限积分的分数阶导数的新不等式,有利于Lya punov函数的构造,并基于拓扑度理论证明了平衡点的存在唯一性,此外,利用Picard逐次逼近技术,证明了初值解的存在性和唯一性。文献[16]利用Weissinger不动点理论证明了解对初始条件的连续依赖性。将Picard逐次逼近方法应用于求解含有Ψ Hilfer分数阶导数的非线性柯西问题,并对误差进行了估计。文献[17]利用加权最大范数和It 的等距法建立了非线性分数阶随机中立型微分方程系统在有限维随机环境下的Ulam Hyers意义上的稳定性结果。

微分方程的稳定性与解存在性分析

微分方程的稳定性与解存在性分析

微分方程的稳定性与解存在性分析在数学领域中,微分方程是研究物理、工程、经济和生物等领域中

数学建模的一种重要工具。微分方程的稳定性和解的存在性是微分方

程理论中的核心概念。本文将对微分方程的稳定性和解的存在性进行

分析。

一、微分方程的稳定性分析

微分方程的稳定性描述了解的行为在不同条件下的稳定情况。稳定

性的分析通常包括平衡点的稳定性和解的稳定性两个方面。

1. 平衡点的稳定性

平衡点是微分方程中解保持不变的点。考虑一个一阶常微分方程

dy/dt=f(y),当f(y)=0时,y的值处于平衡点。为了判断平衡点的稳定性,有以下三种情况:

a) 当f'(y)<0时,该平衡点是稳定的。意味着当y离开平衡点时,解

会回到平衡点附近。

b) 当f'(y)>0时,该平衡点是不稳定的。当y离开平衡点时,解将远离平衡点。

c) 当f'(y)=0时,无法确定平衡点的稳定性,需要进行进一步的分析。

2. 解的稳定性

除了平衡点的稳定性,我们还可以研究解本身的稳定性。一般来说,稳定解具有以下特征:

a) 收敛性:解在特定的条件下趋于一个有限的值。

b) 渐进稳定:解在无穷远处趋于零。

通过稳定性分析,我们可以判断系统是否具有趋于稳定状态的性质,这对于系统控制、优化问题等具有重要意义。

二、微分方程的解存在性分析

解的存在性是对微分方程是否能找到满足特定条件的解进行研究。

下面介绍两个常见的解存在性定理。

1. 皮卡-林德勒夫定理

对于连续函数f(x,t)和初始条件x(t0)=x0,如果f(x,t)满足利普希茨条件,则方程dx/dt=f(x,t)在区间[t0,t1]上存在唯一的解。利普希茨条件是

常微分方程解解的唯一性与全局存在性的反例

常微分方程解解的唯一性与全局存在性的反例

常微分方程解解的唯一性与全局存在性的反

一、引言

常微分方程是研究数学中常见的一类方程,广泛应用于自然科学、工程技术等领域。对于常微分方程解的唯一性和全局存在性的问题一

直是研究的重点和难点。本文将介绍唯一性与全局存在性的反例,以

展示在某些情况下解并不一定是唯一的。

二、唯一性的反例

在一定条件下,常微分方程的解并不一定是唯一的。考虑如下的常微分方程:dy/dx = √|y|

在区间(-∞, 0)和(0, +∞)上,此方程存在两组解。例如,在区间(-∞, 0)上,解为y = x^2 / 4,而在区间(0, +∞)上,解为y = -x^2 / 4。因此,解不是唯一的。

三、全局存在性的反例

在某些情况下,常微分方程的解可能存在局部而非全局。考虑如下的常微分方程:dy/dx = y^3

此方程的初始条件为y(0) = a,其中a为任意实数。通过求解可得,当a > 0时,解存在并且是全局的;当a = 0时,解存在但并不是全局的;当a < 0时,解不存在。

所以,对于这个常微分方程,全局存在性的问题仅在初始条件为正数时才成立,而在其他情况下解可能只存在于某个局部范围内。

四、总结

在常微分方程解解的过程中,我们经常关注解的唯一性和全局存在性。然而,通过上述反例的分析可知,解的唯一性和全局存在性并不是常微分方程必然满足的特性。需要根据具体方程的特点和初始条件来判断解的唯一性和全局存在性。

五、参考文献

[1] Debruyne, M., & Goergen, J. (2004). A counterexample to the uniqueness of equilibrium in economies with externalities. Journal of Mathematical Economics, 40(1-2), 87-99.

常微分方程的解的存在唯一性定理

常微分方程的解的存在唯一性定理

常微分方程的解的存在唯一性定理常微分方程是研究变量之间关系的数学工具。在许多科学和工程领域,我们经常需要求解常微分方程来描述和预测系统的行为。而常微分方程的解的存在唯一性定理则为我们提供了一种保证求解过程的准确性和可靠性的方法。

1. 引言

常微分方程是研究变量之间关系的数学工具,广泛应用于物理、生物、经济等领域。解常微分方程是求解系统行为和预测未来发展的重要方法,但如何确保解的唯一性和存在性一直是研究的焦点。

2. 定理的表述

常微分方程的解的存在唯一性定理指出,如果一个常微分方程满足一定条件,则该方程存在且只存在一个解。具体表述如下:定理:设F(t, y)在区域D上连续且关于y满足Lipschitz条件,即存在常数L>0,使得对于任意的(t, y1)和(t, y2)∈D,有|F(t, y1) - F(t, y2)| ≤ L|y1 - y2|。那么对于初值问题y' = F(t, y),y(t0) = y0,存在唯一的解

y(t)。

3. 论证和证明

为了证明上述定理,我们可以使用柯西-利普希茨定理。柯西-利普希茨定理指出,如果一个函数满足Lipschitz条件,那么它的微分方程必然存在唯一解。

4. 柯西-利普希茨定理的推导

柯西-利普希茨定理的推导主要包括以下几个步骤:

(1)定义导数:我们首先定义导数,即一个函数在某一点的斜率。

(2)利用导数定义微分方程:我们将导数的定义应用到微分方程中,得到一个关于导数的等式。

(3)引入Lipschitz条件:我们引入Lipschitz条件来限制导数的变

微分方程与其解的存在唯一性

微分方程与其解的存在唯一性

微分方程与其解的存在唯一性微分方程是数学中重要的概念,用来描述函数之间的关系和变化规律。在实际问题中,常常会遇到需要求解微分方程的情况。微分方程的解决方法主要有两种:一是通过采用解析法求解,即直接找到微分方程的解析表达式;二是通过数值法求解,即通过数值逼近的方式计算出微分方程的近似解。

然而,我们需要考虑的一个重要问题是微分方程是否存在解以及解的唯一性。在某些情况下,微分方程是具有唯一解的,而在其他情况下,可能存在多个解或者不存在解。这取决于微分方程的类型和给定的初始条件。

在解决微分方程存在唯一性问题时,我们通常会使用一些定理和方法。以下是几种常用的方法和定理:

1. 皮卡-林德勒夫定理:

该定理是微分方程解的存在唯一性问题中的一个基本定理。它说明,在满足一定条件下,一阶常微分方程的初值问题存在唯一解。该定理在实际问题中有重要应用,尤其是在动力系统、生物学和控制论等领域。

2. 鲍尔-卡托内利定理:

鲍尔-卡托内利定理也是关于微分方程解的存在唯一性的重要定理之一。该定理说明了二阶线性常微分方程解的存在唯一性问题。定理给出了初值和边值问题的解存在性和唯一性的条件。

3. 微分不等式法:

这是一种常用的方法,用于证明微分方程解存在唯一性的问题。通过构造和分析微分方程的函数性质和边界条件,可以得到解的存在性和唯一性的结论。

4. 分离变量法:

分离变量法是一种常见的求解微分方程的方法,其基本思想是将含有未知函数的微分方程变换为一系列只含有一个变量的方程,从而简化求解过程。通过对分离变量法的应用,可以得到微分方程解的存在性和唯一性的结论。

常微分方程的解的存在唯一性定理

常微分方程的解的存在唯一性定理

常微分方程的解的存在唯一性定理常微分方程是数学中一个重要的研究对象,它描述了自变量是连续变化的函数与自变量的导数之间的关系。研究常微分方程的解的存在

唯一性定理是常微分方程理论的基石之一,对于解的存在性和唯一性

的判断具有重要的意义。

定理一:皮卡尔(Picard)存在定理

假设函数f(x, y)在矩形区域D={(x, y):a≤x≤b,α≤y≤β}上连续,且满足利普希茨条件:存在正数L,使得在D上任意点(x, y1)和(x, y2),有|f(x, y1) - f(x, y2)|≤L|y1-y2|。则初值问题y' = f(x, y),y(x0) = y0在区间[a, b]上存在唯一的解。

证明:(略)

定理二:格朗沃尔(Gronwall)不等式

假设函数y(x)满足不等式y(x)≤K+∫[a,x]f(t,y(t))dt,其中K为常数且

f(x, y)为非负函数。则有0≤y(x)≤Kexp(∫[a,x]f(t,y(t))dt)。

证明:(略)

根据皮卡尔存在定理和格朗沃尔不等式,我们可以推导出常微分方程解的存在唯一性定理。

定理三:常微分方程解的存在唯一性定理

假设函数f(x, y)在区域D上连续,且满足利普希茨条件:存在正数L,使得在D上任意点(x, y1)和(x, y2),有|f(x, y1) - f(x, y2)|≤L|y1-y2|。则对于初值问题y' = f(x, y),y(x0) = y0,在定义区间上存在唯一的解。

证明:(略)

常微分方程解的存在唯一性定理的推导过程相对较为复杂,涉及到一些数学理论和定理的运用。但是这个定理为我们研究和求解常微分方程提供了重要的理论支持,确保了我们在解决实际问题中得到的解是存在且唯一的。

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关键词
随机微分方程,存在唯一性,Cauchy-Schwarz不等式,Lipschitz条件,Gronwall引理
1. 引言
随机微分方程是 20 世纪中叶发展起来的一个较新学科分支。 系数为随机量的常微分方程和由随机过 程驱动的微分系统,一般称为随机微分方程。又因为前者可以直接地处理为随机参数的常微分方程,所 以通常的随机微分方程常常专门指后者。随机微分方程的概念最早以布朗运动的形式,由 Einstein 在他 的那篇著名的论文中提出。 这个方向的研究工作随后由 Langevin 等继续研究, 此后伊藤清和 Stratonovich [3]完善了随机微分方程的数学基础,使得这门学科更加科学严谨。随机微分方程多用于对一些多样化现 象进行建模,比如不停变动的股票价格,部分物理现象如热扰动等。随机微分方程在数学以外的许多领 域有着广泛的应用,它对数学领域中的许多分支起着有效的联结作用。近年来,在一些新兴的科学技术 领域中大量出现随机微分方程的问题,如在随机干扰下的控制问题,通信技术中的滤波问题,生物数学 模型的建立问题和随机振动问题等,都依赖于随机微分方程的研究和解决。
陈 晨,张引娣*,任丽梅
长安大学,理学院,陕西 西安 * Email: chdccq@163.com, mathydzh@126.com
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通讯作者。
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几种随机微分方程解的存在性与唯一性
收稿日期:2015年1月27日;录用日期:2015年2月10日;发布日期:2015年2月17日


随机微分方程是把确定性现象和非确定性现象联系起来的一门比较新兴的学科分支[1]。 研究随机微分方 程的方法是从定性和定量两方面进行的,定性方面是研究解的存在性、唯一性和稳定性;而定量方面是 研究求解的方法及求解过程的统计特性[2]。此篇论文首先介绍了随机微分方程的一些基本理论知识,对 几种具体的随机微分方程做了一些定性的探讨,证明了几种随机微分方程解的存在性与唯一性百度文库解的存 在性的证明方法是先作变换,再借助伊藤公式,推导出解的表达式,从而也就证明了解的存在性。而解 的唯一性证明过程中运用了Cauchy-Schwarz不等式和Lipschitz条件,还用到了Gronwall引理。
Advances in Applied Mathematics 应用数学进展, 2015, 4, 37-45 Published Online February 2015 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/aam http://dx.doi.org/10.12677/aam.2015.41005
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Abstract
Stochastic differential equation (SDE) is a relatively new discipline branch linking the deterministic and non-deterministic phenomenon [1]. The method of studying SDE is proceeded from two aspects of qualitative and quantitative. Qualitative aspect is studying the existence, uniqueness and stability of the solution of SDE; and quantitative aspect is concerning the solving method and the statistical characteristics of the solving process [2]. In order to carry out the following proof, the thesis presents some basic theory knowledge about stochastic differential equation. By means ˆ, of doing transforms, we obtain the expressions solution of SDE with the help of the formula Ito and thus we show the existence of the SDE. And finally, we prove the uniqueness of the solution of the SDE by utilizing the Cauchy-Schwarz inequality, the Lipschitz condition and the Gronwall’s lemma.
Keywords
Stochastic Differential Equation, Existence and Uniqueness, Cauchy-Schwarz Inequality, Lipschitz Conditions, Gronwall’s Lemma
几种随机微分方程解的存在性与唯一性
The Existence and Uniqueness of Solution for Some Kinds of Stochastic Differential Equations
Chen Chen, Yindi Zhang*, Limei Ren
College of Science, Chang’an University, Xi’an Shaanxi * Email: chdccq@163.com, mathydzh@126.com Received: Jan. 27 , 2015; accepted: Feb. 10 , 2015; published: Feb. 17 , 2015 Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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