Obyčejné diferenciální rovnice - NMMA336

• Anglický název: Ordinary Differential Equations
• Zajišťuje: Katedra matematické analýzy (32-KMA)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2022
• Semestr: letní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: letní s.:2/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://www.karlin.mff.cuni.cz/~barta/MFF/ODR.html
• Garant: Oleksandr Minakov, Ph.D.
• Třída: M Bc. OM; M Bc. OM > Zaměření MA; M Bc. OM > Zaměření NUMMOD; M Bc. OM > Povinně volitelné
• Kategorizace předmětu: Matematika > Diferenciální rovnice, teorie potenciálu
• Neslučitelnost : NDIR012, NDIR020, NMMA333
• Záměnnost : NDIR012, NDIR020, NMMA333
• Je neslučitelnost pro: NMMA333
• Je prerekvizitou pro: NMNM351, NMMA351
• Je záměnnost pro: NMMA333

Anotace

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

Přednáška pro bakalářský obor Obecná matematika. Doporučeno pro zaměření Matematická analýza a Matematické modelování a numerická analýza

angličtina

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

A course for bachelor's program in General Mathematics. Recommended for specializations Mathematical Analysis and Mathematical Modelling and Numerical Analysis.

Cíl předmětu

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

Úvodní přednáška z obyčejných diferenciálních rovnic navazující na přednášky z matematické analýzy a teorie míry a integrálu.

angličtina

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

Basic lectures on ordinary differential equations. Basic knowledge of linear algebra, mathematical analysis and integration theory is required.

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

Zápočet se získává za aktivní účast na cvičeních nebo za vyřešení zadané sady úloh (každý student si může zvolit).

Zápočet je nutnou podmínkou připuštění ke zkoušce.

Zkouška sestává z písemné počítací části a ústní teoretické části.

Studenti, kteří jsou neúspěšní v písemné části, nejsou připuštěni k ústní části. Studenti, kteří neuspějí v ústní části, musí opakovat celou zkoušku, tj. písemnou i ústní část.

angličtina

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

The credit for exercises is awarded either for activity at the exercises or for solving a given set of problems (each student can choose).

The credit from exercises is required to participate at the exam.

The exam consists of a written computational part (test) and oral theoretical part.

Students failing in the test are not allowed to continue with the oral part. Students failing in the oral part must go through both parts (written and oral) in their next attempt.

Literatura

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

M. Braun: Differential equations and their applications. QA371.B795 1993

J. Kofroň: Obyčejné diferenciální rovnice v reálném oboru. (skripta)

I.I. Vrabie: Differential equations: an introduction to basic concepts, results, and applications. QA371.V73 2004

angličtina

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

M. Braun: Differential equations and their applications. QA371.B795 1993

I.I. Vrabie: Differential equations: an introduction to basic concepts, results, and applications. QA371.V73 2004

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

Schopnost řešit úlohy podobné těm řešeným na cvičení, znalost teorie v rozsahu prezentovaném na přednášce, porozumění. Detaily na http://www.karlin.mff.cuni.cz/~barta/MFF/ODR.html

angličtina

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

Ability to solve problem similar to those solved at the exercises, knowledge of the theory presented in the lecture, understanding. Details at http://www.karlin.mff.cuni.cz/~barta/MFF/ODR.html (in czech).

Sylabus

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

1.
Peanova věta o lokální existenci řešení. Lokální a globální jednoznačnost řešení. Postačující podmínky lokální jednoznačnosti. Maximální řešení - existence, charakterizace. Věta o opuštění kompaktu. Gronwallovo lemma. Řešicí funkce - spojitost, diferencovatelnost.

2.
Lineární rovnice: globální existence a jednoznačnost řešení. Fundamentální matice. Wronskián, Liouvilleova formule. Variace konstant v integrálním tvaru. Lineární systémy s konstantními koeficienty. Exponenciála matice a její vlastnosti. Stabilní, nestabilní a centrální podprostory.

3.
Stabilita, asymptotická stabilita. Uniformní stabilita. Stabilita lineárních rovnic. Věty o linearizované stabilitě a nestabilitě.

4.
První integrál, orbitální derivace. Existence prvních integrálů. Aplikace: metoda charakteristik.

5.
Rovnice vyššího řádu: převedení na systém rovnic prvního řádu. Věty o lokální (globální pro lineární případ) existenci a jednoznačnosti řešení. Variace konstant.

6.
Stabilita podruhé: Ljapunovská funkce, Ljapunovovy věty o stabilitě a nestabilitě. Ljapunovovova rovnice.

7.
Floquetova teorie. Logaritmus matice. Existence periodických řešení a jejich stabilita.

angličtina

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

1.

Peano Theorem on local existence of solutions, local and global uniqueness, sufficient conditions for local uniqueness. Maximal solution - existence, characterisation. Gronwall lemma. Continuous and differentiable dependence of solutions on parameters or initial value.

2.

Linear equations: global existence and uniquness. Fundamental matrix, Wronskian, Liouville's formula. Variation of parameters in integral form. Linear systems with constant coefficients. Exponential of a matrix and its properties. Stable, unstable and central subspaces.

3.

Stability, asymptotic stability. Uniform stability. Stability of linear equations. Linearized stability and unstability.

4.

First integral, orbital derivative. Existence of first integrals. Application: method of characteristics.

5.

Higher order equations: reformulation as a first order system. Theorems on local existence and uniquness. Variation of parameters.

6.

Stability II: Lyapunov function, theorems on stability and asymptotic stability. Ljapunov equation.

7.

Floquet theory: logaritm of a matrix. Existence of periodic solutions and their stability.

Vstupní požadavky

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

Diferenciální a integrální počet, základy lineární algebry (práce s maticemi, vlastní čísla a vlastní vektory, ...).

angličtina

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (29.05.2019)

Differential and integral calculus, linear algebra (matrix calculus, eigenvalues and eigenvectors, etc.)