next up previous
Next: О гладкости решений Up: О применении i-гладкого анализа Previous: Многошаговые методыне требующие

11. О разложении решений в ряд Тейлора

Следует отметить, что с вычислительной точки зрения применение рядов Тейлора не представляет практического интереса для нахождения приближенных решений даже в случае обыкновенных дифференциальных уравнений. Однако, этот подход используется как некоторый теоретический эталон, для сравнения с другими практически удобными методами.

Пусть x(t) - решение уравнения gif (1.1), обладающее достаточной гладкостью. Предположим, что мы нашли решение на некотором интервале tex2html_wrap_inline2499. Рассмотрим разложение этого решения в ряд Тейлора в правой окрестности точки tex2html_wrap_inline2501
displaymath2503

equation903
здесь tex2html_wrap_inline2505 (k=1,2,...) - k-я производная решения в точке tex2html_wrap_inline2511.

Если зафиксировать некоторое натуральное число N, то отрезок ряда (11.1) :
displaymath2515
является приближенным решением задачи (1.1) - (1.3) в некоторой окрестности точки tex2html_wrap_inline2511 (если мы сможем вычислить значения tex2html_wrap_inline2519.

Опишем процедуру последовательного вычисления значений tex2html_wrap_inline2521, k=0,1,...,N. При этом будем предполагать существование всех необходимых производных и использовать следующие обозначения : tex2html_wrap_inline2525 -- m-я частная производная по x, tex2html_wrap_inline2531 -- m-я частная коинвариантная производная по t.

1) Подставляя в уравнение (1.1) tex2html_wrap_inline2537 получаем формулу для вычисления tex2html_wrap_inline2539:
equation924

2) Для нахождения tex2html_wrap_inline2541 продифференцируем обе части уравнения (1.1) :
displaymath2543

equation929
Подставляя в (11.3) tex2html_wrap_inline2537 получим формулу для вычисления tex2html_wrap_inline2547.

3) Для нахождения tex2html_wrap_inline2549 продифференцировав обе части уравнения (11.3) получаем :
displaymath2551

displaymath2553

equation943
Подставляя в (11.4) tex2html_wrap_inline2537 получим формулу для вычисления tex2html_wrap_inline2557.

4) Продолжая далее последовательное дифференцирование получаемых соотношений, можно вычислить tex2html_wrap_inline2559, tex2html_wrap_inline2561,...,tex2html_wrap_inline2563 (см. далее замечание 11.2).

Замечание 11.1. Напомним, что если функционал tex2html_wrap_inline1673 имеет частную производную tex2html_wrap_inline1901 и инвариантную производную tex2html_wrap_inline1905, то коинвариантная производная tex2html_wrap_inline1907 равна
displaymath2573

Замечание 11.2. Для k-ой производной tex2html_wrap_inline2577 решения уравнения (1.1) в общем случае справедлива формула
equation962
где
displaymath2579
(k-1)-я полная производная функционала f в силу системы (1.1). Для существования этой полной производной достаточно, чтобы все производные функционала f по переменным t, x, tex2html_wrap_inline1663 до (k-1)-го порядка были инвариантно непрерывны.


next up previous
Next: О гладкости решений Up: О применении i-гладкого анализа Previous: Многошаговые методыне требующие