7.5E: Regular Singular Points Euler Equations (Exercises)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
Q7.4.1
In Exercises 7.4.1-7.4.18 find the general solution of the given Euler equation on
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Q7.4.2
19.
- Adapt the proof of Theorem 7.4.3 to show that
satisfies the Euler equation๐ฆ = ๐ฆ โก ( ๐ฅ ) on๐ โข ๐ฅ 2 โข ๐ฆ โณ + ๐ โข ๐ฅ โข ๐ฆ โฒ + ๐ โข ๐ฆ = 0 ( A ) if and only if( โ โ , 0 ) ๐ โก ( ๐ก ) = ๐ฆ โก ( โ ๐ ๐ก ) on๐ โข ๐ 2 โข ๐ ๐ โข ๐ก 2 + ( ๐ โ ๐ ) โข ๐ โข ๐ ๐ โข ๐ก + ๐ โข ๐ = 0 . .( โ โ , โ ) - Use (a) to show that the general solution of Equation A on
is( โ โ , 0 ) ๐ฆ = ๐ 1 โข | ๐ฅ | ๐ 1 + ๐ 2 โข | ๐ฅ | ๐ 2 โข i f ๐ 1 a n d ๐ 2 a r e d i s t i n c t r e a l n u m b e r s ; ๐ฆ = | ๐ฅ | ๐ 1 โข ( ๐ 1 + ๐ 2 โข l n โก | ๐ฅ | ) โข i f ๐ 1 = ๐ 2 ; ๐ฆ = | ๐ฅ | ๐ โข [ ๐ 1 โข c o s โก ( ๐ โข l n โก | ๐ฅ | ) + ๐ 2 โข s i n โก ( ๐ โข l n โก | ๐ฅ | ) ] โข i f ๐ 1 , ๐ 2 = ๐ ยฑ ๐ โข ๐ w i t h ๐ > 0 .
20. Use reduction of order to show that if
has a repeated root
on
21. A nontrivial solution of
is said to be oscillatory on an interval
has oscillatory solutions on
22. In Example 7.4.2 we saw that
- Introduce the new variables
and๐ก = ๐ฅ โ 1 , and show that๐ โก ( ๐ก ) = ๐ฆ โข ( ๐ก + 1 ) is a solution of (A) if and only if๐ฆ is a solution of๐ which has a regular singular point at๐ก โข ( 2 + ๐ก ) โข ๐ 2 โข ๐ ๐ โข ๐ก 2 + 2 โข ( 1 + ๐ก ) โข ๐ โข ๐ ๐ โข ๐ก โ ๐ผ โข ( ๐ผ + 1 ) โข ๐ = 0 , .๐ก 0 = 0 - Introduce the new variables
and๐ก = ๐ฅ + 1 , and show that๐ โก ( ๐ก ) = ๐ฆ โข ( ๐ก โ 1 ) is a solution of (A) if and only if๐ฆ is a solution of๐ which has a regular singular point at๐ก โข ( 2 โ ๐ก ) โข ๐ 2 โข ๐ ๐ โข ๐ก 2 + 2 โข ( 1 โ ๐ก ) โข ๐ โข ๐ ๐ โข ๐ก + ๐ผ โข ( ๐ผ + 1 ) โข ๐ = 0 , .๐ก 0 = 0
23. Let
- Show that
is a solution of (A) if and only if๐ฆ is a solution of๐ where๐ 0 โก ( ๐ก ) โข ๐ 2 โข ๐ ๐ โข ๐ก 2 + ๐ 1 โก ( ๐ก ) โข ๐ โข ๐ ๐ โข ๐ก + ๐ 2 โก ( ๐ก ) โข ๐ = 0 . ( B ) ๐ ๐ โก ( ๐ก ) = ๐ ๐ โข ( ๐ก + ๐ฅ 0 ) , ๐ = 0 , 1 , 2 . - Show that
,๐ 0 , and๐ 1 are polynomials in๐ 2 with no common factors, and๐ก ; thus,๐ 0 โก ( 0 ) = 0 is a singular point of (B).๐ก 0 = 0