جميع الكتب

مهني

1 Markets I: The Ecosystem and Exchange-Traded Marketsالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 2 Markets II: Rates, FX and Creditالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 3 Markets III: Commodities, Energy and Cryptoالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 4 Quantitative Methodsالأساليب عبر الإنترنتالإنجليزية 5 Derivatives and Volatilityالمشتقات عبر الإنترنتالإنجليزية 6 Rates, Credit, XVA and Riskالفائدة والائتمان والمخاطر عبر الإنترنتالإنجليزية 7 Research Craft: Predictors, Backtests, Measurement, Portfoliosالبحث عبر الإنترنتالإنجليزية 8 Strategies I: Equities and Futuresالاستراتيجيات عبر الإنترنتالإنجليزية 9 Strategies II: Volatility, Relative Value, Macro and the Bank Desksالاستراتيجيات عبر الإنترنتالإنجليزية 10 Microstructure and Executionالتنفيذ عبر الإنترنتالإنجليزية 11 Market Making and High-Frequency Tradingصناعة السوق عبر الإنترنتالإنجليزية 12 Machine Learning for Marketsتعلم الآلة عبر الإنترنتالإنجليزية 13 Low-Latency Softwareالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 14 Networks, Hardware and Trading Infrastructureالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 15 Research, Data and Risk Platformsالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 16 The Desk and the Firmالشركة عبر الإنترنتالإنجليزية 17 The Industry: Firms, Roles and Careersالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 18 Interviews I: Maths, Probability and Speedالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 19 Interviews II: Markets, Trading Games and the Final Roundالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 20 Interviews III: Codeالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية
التطبيقات حول المدرب تسجيل الدخول ابدأ القراءة

الرياضيات · المسرد

ما معنى معادلة تفاضلية خطية من الرتبة الأولى؟

تعريف 5.1 الرياضيات الجامعية — السنة 1 · الفصل 5 — المعادلات التفاضلية الخطية

ليكن II مجالًا ولتكن a,b ⁣:I→Ra, b \colon I \to \R (أو C\C) متصلتين. المعادلة

(E) ⁣:y′+a(x) y=b(x),(E)\colon\quad y' + a(x)\,y = b(x),

ذات المجهول الدالة القابلة للاشتقاق y ⁣:I→Ry \colon I \to \R (أو C\C)، تُسمّى معادلة تفاضلية خطية من الرتبة الأولى. والمعادلة (H) ⁣:y′+a(x)y=0(H)\colon y' + a(x) y = 0 هي معادلتها المتجانسة.

أمثلة

مثال 5.3 (معادلة متجانسة بمعامل متغير)

حُلَّ y′+(cos⁡x) y=0y' + (\cos x)\,y = 0 على R\R. الدالة الأصلية للدالة a(x)=cos⁡xa(x) = \cos x هي A(x)=sin⁡xA(x) = \sin x، ومنه فالحلول هي

y(x)=λ e−sin⁡x,λ∈R.y(x) = \lambda\,\eu^{-\sin x}, \qquad \lambda \in \R .

وقراءتان. كل حلّ دوريّ (ودوره 2π2\pi) ولا ينعدم أبدًا إلا إذا كان λ=0\lambda = 0 — فإشارة λ\lambda هي إشارة yy إلى الأبد، لأن الدالة الأسّية لا يمكن أن تقطع الصفر. والحلّ الذي يحقق y(0)=y0y(0) = y_0 هو y0e−sin⁡xy_0\eu^{-\sin x}: أي منحنٍ واحد بالضبط من العائلة يمرّ بكل نقطة ابتدائية، وهي الصورة الأحادية البُعد في المبرهنة 5.4 (2).

مثال 5.6 (التخمين يسبق المكاملة)

حُلَّ y′+2x y=xy' + 2x\,y = x على R\R. تغيير الثابت يفي بالغرض (A=x2A = x^2 و μ′=x ex2\mu' = x\,\eu^{x^2} وμ=12ex2+λ\mu = \frac12\eu^{x^2} + \lambda)، لكن ملاحظة أن الثابت yp=12y_p = \frac12 حلٌّ للمعادلة (0+2x⋅12=x0 + 2x\cdot\frac12 = x) أسرع. ومع الحلول المتجانسة λ e−x2\lambda\,\eu^{-x^2}:

y(x)=12+λ e−x2,λ∈R.y(x) = \frac12 + \lambda\,\eu^{-x^2}, \qquad \lambda \in \R .

وكل حلّ يتقارب نحو 12\frac12 بسرعة بالغة عندما x→±∞x \to \pm\infty: فالحل الخاص الثابت توازن تلتحق به كل الحلول. والفكرة النافذة: قبل إطلاق الطريقة العامة، أنفق عشر ثوانٍ في البحث عن حلّ خاص بيّن (ثابت، أو حدّانيّ، أو مضاعف للطرف الأيمن)؛ ثم تُتمّ مبرهنة البنية العمل.

مثال 5.8 (طرف أيمن عقديّ، وجوابان حقيقيان)

حُلَّ y′−y=cos⁡xy' - y = \cos x و y′−y=sin⁡xy' - y = \sin x دفعة واحدة. اعمل في C\C مع الطرف الأيمن eix\eu^{\iu x}: فتجريب yp=c eixy_p = c\,\eu^{\iu x} يعطي c(i−1)eix=eixc(\iu - 1)\eu^{\iu x} = \eu^{\iu x}، ومنه

c=1i−1=−1−i2,yp=−(1+i)(cos⁡x+isin⁡x)2=sin⁡x−cos⁡x2+i −sin⁡x−cos⁡x2.c = \frac1{\iu - 1} = \frac{-1 - \iu}2, \qquad y_p = -\frac{(1 + \iu)(\cos x + \iu\sin x)}2 = \frac{\sin x - \cos x}2 + \iu\,\frac{-\sin x - \cos x}2 .

وبما أن للمعادلة معاملات حقيقية، ينفصل الجزآن الحقيقي والتخيلي: فالدالة sin⁡x−cos⁡x2\frac{\sin x - \cos x}2 حلٌّ للمعادلة y′−y=cos⁡xy' - y = \cos x، والدالة −sin⁡x+cos⁡x2-\frac{\sin x + \cos x}2 حلٌّ للمعادلة y′−y=sin⁡xy' - y = \sin x (وتحقق من الأولى: المشتقة cos⁡x+sin⁡x2\frac{\cos x + \sin x}2، ناقصَ الدالة، تعطي cos⁡x\cos x). فقد عوّض سطر عقديّ واحد عن جولتين من تغيير الثابت — وهو الاقتصاد نفسه الذي يمنهجه الطريقة 5.13 من أجل الرتبة الثانية، وهو فائدة متكررة من الفصل 3.

اقرأ في الفصل ←