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DESol - 微分方程式の解を表現するデータ構造
使い方
DESol(expr)
DESol(expr, y)
パラメータ
expr - y に関する微分方程式
y - 変数
説明
DESol は微分方程式の解を表現するデータ構造です。これは、 solve に対する RootOf のように、 dsolve に対応しています。
DESol データ構造は微分方程式を操作するのを容易にしてくれます。これによって、もっとも顕著なものを挙げただけでも diff, int, evalf, series, simplify などの Maple の他の操作の鍵となり得ます。
DESol は( D を使う)演算子あるいは( diff(...,x) を使う)式として使えます。以下は DESol によって実行されるいくつかの演算の実例です。
例
演算子型を持つ単純な DESol:
de1 := DESol( D(y)-y, y );
それ自身の式で(D を使って)検証できる:
D(de1)-de1;
同じ方程式だが、関数とする:
de2 := DESol( diff(y(x),x)-y(x), y(x) );
de1 を x に適用したものと同等:
de1(x)-de2;
(diff を使って) それ自身の方程式で検証できる
diff(de2,x)-de2;
unapply を使えば、関数から演算子へ変換できる
unapply(de2,x)-de1;
もう少しややこしい場合
alias( de3 = DESol( D(D(y))-a*x*D(y)+y, y )): D(x) := 1: D(a) := 0: D(D(D(de3)));
collect( D(D(D(D(de3)))), D(de3), factor);
int( de3(x), x);
積分は (ほとんど) 常に可能であることが判明する
int( 1/ln(de3(x)),x );
表現できるのは線形の DEs だけでない:
alias( de5 = DESol( D(D(y))/D(y)=y ) ): D(D(de5))/D(de5)-de5;
D(D(D(de5)));
初期条件を伴った、大きな振動振り子方程式:
D(x) := 'D(x)': de6 := DESol( diff(x(t),t,t) = g/l*sin(x(t)), x(t), {x(0)=0, D(x)(0)=v0} );
それを積分する
de7 := int(de6,t);
その導関数を検証
diff(de7,t,t,t)-g/l*sin(diff(de7,t));
他の自明でない積分
de8 := int(1/(de2+1),x);
それが実際に積分であることを検証
normal( diff(de8,x)-1/(de2+1));
DESols が微分を含んでない場合は、それらは RootOfs になる
DESol( y(x)^2-y(x)+1, y(x) );
DESol( y(x)-x, y(x));
ある場合を除いては微分は難しい
de9 := DESol( diff(y(x),x,x)*diff(y(x),x)-1, y(x) );
diff(de9,x);
de10 := unapply(de9,x);
D(de10);
参照
dsolve
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