例1 用逐次逼近法求初值问题

在初始区域
,使误差不超过0.25的近似解.
解 该方程是非线性一阶微分方程.根据误差估计式(2)要确定在误差范围内的
来,即要求出估计式(2)中的
和
.
取区域
由于
在区域
上


故

因此解的存在区间是

由于

故李普希兹常数
由误差估计式(2)

取
时即可.因为
时,

第二次近似解就满足误差要求.取



在要求的误差范围内的近似解为

例2 初值问题

证明 在
内,其解可用逐次逼近法,并求三次近似解.
解 该微分方程组是非线性的一阶微方程组,因为它含有未知函数
的平方项.取



在所给区域上取
,因为此时


故

故用逐次逼近法其解存在区间为
.
求第三次近似解
取
时,
,于是一阶微分方程组的等价积分方程组为




例3 判断方程奇点的类型

解 因为

的系数的行列式
有唯一的
.即(16)有唯一的奇点(0,0).
将(16)化成约当型.先求特征根得

其次求
,
的特征向量满足方程:

取
,则
.故
特征向量为
.
对应的特征向量满足方程:

取
则
.故
的特征向量为
.
由于两特征向量线性无关,故矩阵
为

由求逆矩阵的方法可知
为



故

由于
,故
;
由于
,所以


即

在
平面上有奇点(o、o),由于特征根
是不等的负实根,故在
平面上有奇点(o、o)是稳定的结点.
由于
即

即


因此
平面上坐标轴
,变到
平面上为两条直线:


由于方程组(10)的解为

又由于
,即

故微分方程级(9)的通解为

(11)
当
时,
,奇点
在
平面上是稳定结点.
特别,当
时, 代入(11)得,
,故微分方程组(9)过点(1,2,0)的积分曲线为

消去
得在
平面上的轨线
,对应于
平面上的
轴.其轨线方向由微分方程组(9)右端可得,它是指向原点.
特别:当
时, 代入(11)得
,故微分方程组(9)过点(3,14,0)的积分曲线为

消去
得在平面
上轨线为
,对应于
平面上的
轴.而轨线方向由微分方程组(9)的右端可得它是指向原点.