| @@ -73,7 +73,7 @@ | |||||
| .\end{salign*} | .\end{salign*} | ||||
| \end{proof} | \end{proof} | ||||
| \begin{satz}[Stabilitäts und Eindeutigkeitssatz] | |||||
| \begin{satz}[Stabilitäts- und Eindeutigkeitssatz] | |||||
| Sei $f(t,x)$ stetig auf $D \subseteq \R \times \R^{n}$ und lokal Lipschitz-stetig | Sei $f(t,x)$ stetig auf $D \subseteq \R \times \R^{n}$ und lokal Lipschitz-stetig | ||||
| bezüglich $x$. Seien $y, v$ zwei beliebige Lösungen der Differentialgleichung | bezüglich $x$. Seien $y, v$ zwei beliebige Lösungen der Differentialgleichung | ||||
| \[ | \[ | ||||
| @@ -81,10 +81,10 @@ | |||||
| \] auf einem gemeinsamen Existenzintervall $I$. Dann gilt | \] auf einem gemeinsamen Existenzintervall $I$. Dann gilt | ||||
| \[ | \[ | ||||
| \Vert y(t) - v(t) \Vert \le e^{L(t-t_0)} \Vert y(t_0) - v(t_0)\Vert, \quad t \in I, t \ge t_0 | \Vert y(t) - v(t) \Vert \le e^{L(t-t_0)} \Vert y(t_0) - v(t_0)\Vert, \quad t \in I, t \ge t_0 | ||||
| ,\] wobei $t_0 \in I$ und $L$ die Lipschitz-konstante $L = L_K$ von $f(t,x)$ auf | |||||
| ,\] wobei $t_0 \in I$ und $L$ die Lipschitz-Konstante $L = L_K$ von $f(t,x)$ auf | |||||
| $K \subseteq D$ mit $K$ beschränkt und $\text{Graph}(y) \subseteq K$, $\text{Graph}(v) \subseteq K$. | $K \subseteq D$ mit $K$ beschränkt und $\text{Graph}(y) \subseteq K$, $\text{Graph}(v) \subseteq K$. | ||||
| Weiterhin: Falls $y(t_0) = v(t_0)$ (d.h. $y$ und $v$ lösen AWA $y' = f(t,y), y(t_0) = y_0)$, dann | |||||
| Weiterhin: Falls $y(t_0) = v(t_0)$ (d.h. $y$ und $v$ lösen AWA $y' = f(t,y),\ y(t_0) = y_0)$, dann | |||||
| gilt $y(t) = v(t)$, $\forall t \in I$, d.h. die lokale Lösung der AWA (nach Peano) ist eindeutig bestimmt. | gilt $y(t) = v(t)$, $\forall t \in I$, d.h. die lokale Lösung der AWA (nach Peano) ist eindeutig bestimmt. | ||||
| \end{satz} | \end{satz} | ||||
| @@ -92,7 +92,7 @@ | |||||
| Sei $K \subseteq D$ eine beschränkte Teilmenge und $\text{Graph}(y) \subseteq K$, $\text{Graph}(v) \subseteq K$. | Sei $K \subseteq D$ eine beschränkte Teilmenge und $\text{Graph}(y) \subseteq K$, $\text{Graph}(v) \subseteq K$. | ||||
| Betrachte | Betrachte | ||||
| \begin{salign*} | \begin{salign*} | ||||
| y(t) - v(t) &\stackrel{\text{Integralform}}{=} | |||||
| h(t) \coloneqq y(t) - v(t) &\stackrel{\text{Integralform}}{=} | |||||
| y(t_0) + \int_{t_0}^{t} f(s, y(s)) \d s - v(t_0) - \int_{t_0}^{t} f(s, v(s)) \d s \\ | y(t_0) + \int_{t_0}^{t} f(s, y(s)) \d s - v(t_0) - \int_{t_0}^{t} f(s, v(s)) \d s \\ | ||||
| &= \int_{t_0}^{t} \left( f(s, y(s)) - f(s, v(s)) \right) \d s + y(t_0) - v(t_0) | &= \int_{t_0}^{t} \left( f(s, y(s)) - f(s, v(s)) \right) \d s + y(t_0) - v(t_0) | ||||
| \intertext{Dann folgt} | \intertext{Dann folgt} | ||||
| @@ -154,7 +154,7 @@ | |||||
| \Vert g(y)(t) - y_0 \Vert &= \left\Vert \int_{t_0}^{t} f(s, y(s)) \d s \right\Vert \\ | \Vert g(y)(t) - y_0 \Vert &= \left\Vert \int_{t_0}^{t} f(s, y(s)) \d s \right\Vert \\ | ||||
| &\le \int_{t_0}^{t} \left\Vert f(s, y(s))\right\Vert \d s \\ | &\le \int_{t_0}^{t} \left\Vert f(s, y(s))\right\Vert \d s \\ | ||||
| &\stackrel{f \text{ beschr.}}{\le } M \int_{t_0}^{t} \d s \\ | &\stackrel{f \text{ beschr.}}{\le } M \int_{t_0}^{t} \d s \\ | ||||
| &= M|t-t_0 | |||||
| &= M|t-t_0| | |||||
| \le M\epsilon | \le M\epsilon | ||||
| \le \delta | \le \delta | ||||
| .\end{salign*} | .\end{salign*} | ||||
| @@ -184,7 +184,7 @@ | |||||
| y^{k}(t) \coloneqq y_0 + \int_{t_0}^{t} f(s, y^{k-1}(s)) \d s | y^{k}(t) \coloneqq y_0 + \int_{t_0}^{t} f(s, y^{k-1}(s)) \d s | ||||
| \xrightarrow{k \to \infty} \text{Lösung der AWA} | \xrightarrow{k \to \infty} \text{Lösung der AWA} | ||||
| .\end{align*} | .\end{align*} | ||||
| \item Ohne Die Forderung der Lipschitz-stetigkeit geht die Eindeutigkeit der Lösung verloren | |||||
| \item Ohne die Forderung der Lipschitz-stetigkeit geht die Eindeutigkeit der Lösung verloren | |||||
| (siehe Beispiel \ref{bsp:dgl-uneindeutig}), aber die Existenz gilt nach dem Satz von Peano | (siehe Beispiel \ref{bsp:dgl-uneindeutig}), aber die Existenz gilt nach dem Satz von Peano | ||||
| immer noch. | immer noch. | ||||
| \end{enumerate} | \end{enumerate} | ||||