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2026年度秋学期 応用数学(解析) 第2部・基本的な微分方程式 / 第7回 2階線形微分方程...

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October 19, 2026

2026年度秋学期 応用数学(解析) 第2部・基本的な微分方程式 / 第7回 2階線形微分方程式(1) (2026. 10. 30)

関西大学総合情報学部 応用数学(解析)(担当・浅野晃)
http://racco.mikeneko.jp/Kougi/2026a/AMA/

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October 19, 2026

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  1. 2階線形微分方程式 一般には x + P (t)x + Q(t)x = R(t)

    ′′ ′ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 3 29
  2. 2階線形微分方程式 一般には x + P (t)x + Q(t)x = R(t)

    ′′ ′ ここが恒等的に0なのが[斉次] そうではないのが[非斉次] 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 3 29
  3. 2階線形微分方程式 一般には x + P (t)x + Q(t)x = R(t)

    ′′ ′ ここが恒等的に0なのが[斉次] そうではないのが[非斉次] 一番簡単なのは ′′ ′ x + ax + bx = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 3 29
  4. 2階線形微分方程式 一般には x + P (t)x + Q(t)x = R(t)

    ′′ ′ ここが恒等的に0なのが[斉次] そうではないのが[非斉次] 一番簡単なのは ′′ ′ x + ax + bx = 0 定数係数の斉次方程式 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 3 29
  5. 2階線形微分方程式 一般には x + P (t)x + Q(t)x = R(t)

    ′′ ′ ここが恒等的に0なのが[斉次] そうではないのが[非斉次] 一番簡単なのは ′′ ′ x + ax + bx = 0 定数係数の斉次方程式 とりあえず, x ≡ 0 は解[自明解] 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 3 29
  6. 2階線形微分方程式 一般には x + P (t)x + Q(t)x = R(t)

    ′′ ′ ここが恒等的に0なのが[斉次] そうではないのが[非斉次] 一番簡単なのは ′′ ′ x + ax + bx = 0 定数係数の斉次方程式 とりあえず, x ≡ 0 は解[自明解] それ以外には? 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 3 29
  7. 2階線形微分方程式の解 とりあえず x ′′ ′ λt に x(t) = e

    を代入すると + ax + bx = 0 2 λt λt λt λ e + aλe + be = 0  2  λt λ + aλ + b e = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 4 29
  8. 2階線形微分方程式の解 とりあえず x ′′ ′ λt に x(t) = e

    を代入すると + ax + bx = 0 2 λt λt λt λ e + aλe + be = 0  2  λt λ + aλ + b e = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 4 29
  9. 2階線形微分方程式の解 とりあえず x ′′ ′ λt に x(t) = e

    を代入すると + ax + bx = 0 2 λt λt λt λ e + aλe + be = 0  2  λt λ + aλ + b e = 0 ここが 0 になるような λ については x = eλt は解,その定数倍も解 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 4 29
  10. 2階線形微分方程式の解 とりあえず x ′′ ′ λt に x(t) = e

    を代入すると + ax + bx = 0 2 λt λt λt λ e + aλe + be = 0  2  λt λ + aλ + b e = 0 ここが 0 になるような λ については x = eλt は解,その定数倍も解 λ の2次方程式だから,みたす λ はたいてい2つ λ1, λ2 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 4 29
  11. 2階線形微分方程式の解 とりあえず x ′′ ′ λt に x(t) = e

    を代入すると + ax + bx = 0 2 λt λt λt λ e + aλe + be = 0  2  λt λ + aλ + b e = 0 ここが 0 になるような λ については x = eλt は解,その定数倍も解 λ の2次方程式だから,みたす λ はたいてい2つ λ1, λ2 一般解は x = C1eλ1t + C2eλ2t 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 4 29
  12. 2階線形微分方程式の解 とりあえず x ′′ ′ λt に x(t) = e

    を代入すると + ax + bx = 0 2 λt λt λt λ e + aλe + be = 0  2  λt λ + aλ + b e = 0 ここが 0 になるような λ については x = eλt は解,その定数倍も解 λ の2次方程式だから,みたす λ はたいてい2つ λ1, λ2 一般解は x = C1eλ1t + C2eλ2t x ≡ 0 を含む 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 4 29
  13. 2階線形微分方程式の解 とりあえず x ′′ ′ λt に x(t) = e

    を代入すると + ax + bx = 0 2 λt λt λt λ e + aλe + be = 0  2  λt λ + aλ + b e = 0 ここが 0 になるような λ については x = eλt は解,その定数倍も解 λ の2次方程式だから,みたす λ はたいてい2つ λ1, λ2 一般解は x = C1eλ1t + C2eλ2t x ≡ 0 を含む 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 4 29
  14. 本当に一般解であるためには x = C1eλ1t + C2eλ2t が本当に一般解であることは, 以下の2項目が正しいことと同じ 1.解が一意 初期値

    x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 7 29
  15. 本当に一般解であるためには x = C1eλ1t + C2eλ2t が本当に一般解であることは, 以下の2項目が正しいことと同じ 1.解が一意 初期値

    x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる 初期値はこの2つ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 7 29
  16. 本当に一般解であるためには x = C1eλ1t + C2eλ2t が本当に一般解であることは, 以下の2項目が正しいことと同じ 1.解が一意 初期値

    x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる 初期値はこの2つ 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 7 29
  17. 本当に一般解であるためには x = C1eλ1t + C2eλ2t が本当に一般解であることは, 以下の2項目が正しいことと同じ 1.解が一意 初期値

    x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる 初期値はこの2つ 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t) で表される 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 7 29
  18. 本当に一般解であるためには 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 2つの関数が1次独立とは 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 8 29
  19. 本当に一般解であるためには 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 2つの関数が1次独立とは C1x1(t) + C2x2(t) = 0 がどんな t についても なりたつのは,C1 = C2 = 0 のときだけ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 8 29
  20. 本当に一般解であるためには 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 2つの関数が1次独立とは C1x1(t) + C2x2(t) = 0 がどんな t についても なりたつのは,C1 = C2 = 0 のときだけ x2 x2 x1 x1 ◯ × 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 8 29
  21. 本当に一般解であるためには 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 2つの関数が1次独立とは C1x1(t) + C2x2(t) = 0 がどんな t についても なりたつのは,C1 = C2 = 0 のときだけ x2 x2 x1 解全体は x1 2次元ベクトル空間をなす ◯ × 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 8 29
  22. 本当に一般解であるためには 1.解が一意 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる さっきの例では eλ1t, eλ2t は λ1 ≠ λ2

    なら1次独立 一般解は C1eλ1t + C2eλ2t だけで,他にはない 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 9 29
  23. 本当に一般解であるためには 1.解が一意 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる さっきの例では eλ1t, eλ2t は λ1 ≠ λ2

    なら1次独立 一般解は C1eλ1t + C2eλ2t だけで,他にはない 一般の斉次形 n 階線形微分方程式 (定数係数でない場合も含む)についてなりたつ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 9 29
  24. 本当に一般解であるためには 1.解が一意 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる さっきの例では eλ1t, eλ2t は λ1 ≠ λ2

    なら1次独立 一般解は C1eλ1t + C2eλ2t だけで,他にはない 一般の斉次形 n 階線形微分方程式 (定数係数でない場合も含む)についてなりたつ 定数係数の場合に,証明してみる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 9 29
  25. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  26. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  27. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて 行列で ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す   x′1 x′2  =  0 1 −Q(t) −P (t)  x1 x2  + 0 R(t)  2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  28. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて 行列で ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す   x′1 x′2  =  0 1 −Q(t) −P (t)  x1 x2  + 0 R(t)  ′ x = A(t)x + b(t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  29. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて 行列で ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す   x′1 x′2  =  0 1 −Q(t) −P (t)  x1 x2  + 0 R(t)  ′ x = A(t)x + b(t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  30. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて 行列で ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す   x′1 x′2  =  0 1 −Q(t) −P (t)  x1 x2  + 0 R(t)  ′ x = A(t)x + b(t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  31. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて 行列で ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す   x′1 x′2  =  0 1 −Q(t) −P (t)  x1 x2  + 0 R(t)  ′ x = A(t)x + b(t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  32. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて 行列で ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す   x′1 x′2  =  0 1 −Q(t) −P (t)  x1 x2  + 0 R(t)  ′ x = A(t)x + b(t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  33. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて 行列で ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す   x′1 x′2  =  0 1 −Q(t) −P (t)  x1 x2  + 0 R(t)  ′ x = A(t)x + b(t) 1階線形微分方程式の形になる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  34. 行列で表現する ′′ ′ x + P (t)x + Q(t)x =

    R(t) を, x1 = x, x2 = x′ とおいて 行列で ′ x1 = x2 ′ x2 = −Q(t)x1 − P (t)x2 + R(t) と表す   x′1 x′2  =  0 1 −Q(t) −P (t)  x1 x2  + 0 R(t)  ′ x = A(t)x + b(t) 1階線形微分方程式の形になる 何階線形微分方程式でも,この形にできる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 29
  35. 特異解と解の一意性 初期値がひとつ定まったときに,解がひとつだけに決まることを, 解が一意(unique)であるという 一意性の十分条件のひとつ「リプシッツ条件」 微分方程式が x′(t) = f(t, x) のとき,初期値のまわりでどんな

    x1, x2 についても |f (t, x1 ) − f (t, x2 )|  L|x1 − x2 | となる定数 L があるなら,その初期値について一意 x のわずかな変化について, f がいくらでも大きく変化する,ということはない 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 12 29
  36. 条件1の証明の概略 1.解が一意 初期値 x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる リプシッツ条件をつかう ′ x =

    A(t)x + b(t) の右辺について,関数 x, y を考えると 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 13 29
  37. 条件1の証明の概略 1.解が一意 初期値 x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる リプシッツ条件をつかう ′ x =

    A(t)x + b(t) の右辺について,関数 x, y を考えると ∥ (A(t)x + b(t)) − (A(t)y + b(t)) ∥ = ∥A(t)x − A(t)y∥ であり, 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 13 29
  38. 条件1の証明の概略 1.解が一意 初期値 x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる リプシッツ条件をつかう ′ x =

    A(t)x + b(t) の右辺について,関数 x, y を考えると ∥ (A(t)x + b(t)) − (A(t)y + b(t)) ∥ = ∥A(t)x − A(t)y∥ であり, ∥A(t)x − A(t)y∥  ∥A(t)∥∥x − y∥ となるようなノルムが存在する 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 13 29
  39. 条件1の証明の概略 1.解が一意 初期値 x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる リプシッツ条件をつかう ′ x =

    A(t)x + b(t) の右辺について,関数 x, y を考えると ∥ (A(t)x + b(t)) − (A(t)y + b(t)) ∥ = ∥A(t)x − A(t)y∥ であり, ∥A(t)x − A(t)y∥  ∥A(t)∥∥x − y∥ となるようなノルムが存在する ユークリッドノルムならそうなる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 13 29
  40. 条件1の証明の概略 1.解が一意 初期値 x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる リプシッツ条件をつかう ′ x =

    A(t)x + b(t) の右辺について,関数 x, y を考えると ∥ (A(t)x + b(t)) − (A(t)y + b(t)) ∥ = ∥A(t)x − A(t)y∥ であり, ∥A(t)x − A(t)y∥  ∥A(t)∥∥x − y∥ となるようなノルムが存在する ユークリッドノルムならそうなる ノルムが連続なら,任意の有界閉区間で上限が存在する 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 13 29
  41. 条件1の証明の概略 1.解が一意 初期値 x(t0), x′(t0) を定めると,特殊解はひとつに定まる リプシッツ条件をつかう ′ x =

    A(t)x + b(t) の右辺について,関数 x, y を考えると ∥ (A(t)x + b(t)) − (A(t)y + b(t)) ∥ = ∥A(t)x − A(t)y∥ であり, ∥A(t)x − A(t)y∥  ∥A(t)∥∥x − y∥ となるようなノルムが存在する ユークリッドノルムならそうなる ノルムが連続なら,任意の有界閉区間で上限が存在する リプシッツ条件が成り立ち,一意 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 13 29
  42. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの 2点 x, y の間の「距離」 d(x, y) とは? 任意の

    x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう 1. d(x, y) ≧ 0 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 3. d(x, y) = d(y, x) 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  43. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの 2点 x, y の間の「距離」 d(x, y) とは? 任意の

    x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 3. d(x, y) = d(y, x) 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  44. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの 2点 x, y の間の「距離」 d(x, y) とは? 任意の

    x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  45. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの 2点 x, y の間の「距離」 d(x, y) とは? 任意の

    x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 距離はどちらから測っても同じ 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  46. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの 2点 x, y の間の「距離」 d(x, y) とは? 任意の

    x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 距離はどちらから測っても同じ 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) 回り道をすると距離は同じか長い (三角不等式) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  47. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの (x, y) 2点 x, y の間の「距離」 d(x, y)

    とは? 任意の x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう O 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 距離はどちらから測っても同じ 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) 回り道をすると距離は同じか長い (三角不等式) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  48. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの (x, y) 2点 x, y の間の「距離」 d(x, y)

    とは? 任意の x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう O 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 距離はどちらから測っても同じ 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) 回り道をすると距離は同じか長い (三角不等式) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  49. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの (x, y) 2点 x, y の間の「距離」 d(x, y)

    とは? 任意の x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう O x2 + y2 ユークリッド距離 (L 2 ノルム) 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 距離はどちらから測っても同じ 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) 回り道をすると距離は同じか長い (三角不等式) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  50. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの (x, y) (x, y) 2点 x, y の間の「距離」

    d(x, y) とは? 任意の x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう O x2 + y2 ユークリッド距離 (L 2 ノルム) 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 距離はどちらから測っても同じ 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) O 回り道をすると距離は同じか長い (三角不等式) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  51. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの (x, y) (x, y) 2点 x, y の間の「距離」

    d(x, y) とは? 任意の x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう O x2 + y2 ユークリッド距離 (L 2 ノルム) 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 距離はどちらから測っても同じ 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) O 回り道をすると距離は同じか長い (三角不等式) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  52. ところで,「距離」について 「ノルム」は,「距離」を一般的にしたもの (x, y) (x, y) 2点 x, y の間の「距離」

    d(x, y) とは? 任意の x, y について, 以下の性質(距離の公理)をもつものをいう O x2 + y2 ユークリッド距離 (L 2 ノルム) 1. d(x, y) ≧ 0 距離は正またはゼロ 2. d(x, y) = 0 ⇔ x = y 「距離ゼロ」と「同一点」は同じ意味 3. d(x, y) = d(y, x) 距離はどちらから測っても同じ 4. d(x, z) ≦ d(x, y) + d(y, z) O |x| + |y| 市街区距離 (L 1 ノルム) 回り道をすると距離は同じか長い (三角不等式) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 29
  53. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 斉次形の場合を考える x′ = A(t)x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 15 29
  54. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 斉次形の場合を考える x′ = A(t)x テキストでは n 階の場合を示しているが, ここでは2階の場合を示す 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 15 29
  55. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 斉次形の場合を考える x′ = A(t)x テキストでは n 階の場合を示しているが, ここでは2階の場合を示す まず, 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 15 29
  56. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 斉次形の場合を考える x′ = A(t)x テキストでは n 階の場合を示しているが, ここでは2階の場合を示す まず, 一般解を を x(t) とするとき 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 15 29
  57. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 斉次形の場合を考える x′ = A(t)x テキストでは n 階の場合を示しているが, ここでは2階の場合を示す まず, 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 15 29
  58. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる 1次独立な特殊解 x1(t), x2(t) が得られれば, 一般解は C1x1(t) + C2x2(t)

    で表される 斉次形の場合を考える x′ = A(t)x テキストでは n 階の場合を示しているが, ここでは2階の場合を示す まず, 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 15 29
  59. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x の特殊解を,2つ考える , 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) は,2次元の基本ベクトル 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 16 29
  60. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x の特殊解を,2つ考える , 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) は,2次元の基本ベクトル 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 16 29
  61. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x の特殊解を,2つ考える , 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) は,2次元の基本ベクトル この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立。本当? 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 16 29
  62. 2つの関数が1次独立とは(再掲) 2つの関数が1次独立とは C1x1(t) + C2x2(t) = 0 がどんな t についても

    なりたつのは,C1 = C2 = 0 のときだけ x2 x1 ◯ x2 x1 × 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 17 29
  63. 2つの関数が1次独立とは(再掲) 2つの関数が1次独立とは C1x1(t) + C2x2(t) = 0 がどんな t についても

    なりたつのは,C1 = C2 = 0 のときだけ x2 x1 ◯ x2 x1 × 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 17 29
  64. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  65. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である ∵ c1 ξ1 (t) + c2 ξ2 (t) = 0 が任意の t についてなりたつとする t = t0 のときも当然なりたつ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  66. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である ∵ c1 ξ1 (t) + c2 ξ2 (t) = 0 が任意の t についてなりたつとする t = t0 のときも当然なりたつ c1 ξ1 (t0 ) + c2 ξ2 (t0 ) = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  67. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である ∵ c1 ξ1 (t) + c2 ξ2 (t) = 0 が任意の t についてなりたつとする t = t0 のときも当然なりたつ c1 ξ1 (t0 ) + c2 ξ2 (t0 ) = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  68. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である ∵ c1 ξ1 (t) + c2 ξ2 (t) = 0 が任意の t についてなりたつとする t = t0 のときも当然なりたつ c1 ξ1 (t0 ) + c2 ξ2 (t0 ) = 0 c1 e1 + c2 e2 = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  69. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である ∵ c1 ξ1 (t) + c2 ξ2 (t) = 0 が任意の t についてなりたつとする t = t0 のときも当然なりたつ c1 ξ1 (t0 ) + c2 ξ2 (t0 ) = 0 e1 , e2 ,は1次独立だから c1 e1 + c2 e2 = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  70. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である ∵ c1 ξ1 (t) + c2 ξ2 (t) = 0 が任意の t についてなりたつとする t = t0 のときも当然なりたつ c1 ξ1 (t0 ) + c2 ξ2 (t0 ) = 0 e1 , e2 ,は1次独立だから c1 e1 + c2 e2 = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  71. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である ∵ c1 ξ1 (t) + c2 ξ2 (t) = 0 が任意の t についてなりたつとする t = t0 のときも当然なりたつ c1 ξ1 (t0 ) + c2 ξ2 (t0 ) = 0 e1 , e2 ,は1次独立だから c1 e1 + c2 e2 = 0 これがなりたつのは c1 = c2 = 0 に限る 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  72. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる ′ x = A(t)x , の特殊解を,2つ考える 初期値 x(t0

    ) = e1 をみたすもの ξ1 (t) e1 = (1, 0), e2 = (0, 1) は,2次元の基本ベクトル 初期値 x(t0 ) = e2 をみたすもの ξ2 (t) 👌👌 この特殊解 ξ1 (t), ξ2 (t), は,1次独立である ∵ c1 ξ1 (t) + c2 ξ2 (t) = 0 が任意の t についてなりたつとする t = t0 のときも当然なりたつ c1 ξ1 (t0 ) + c2 ξ2 (t0 ) = 0 e1 , e2 ,は1次独立だから c1 e1 + c2 e2 = 0 これがなりたつのは c1 = c2 = 0 に限る 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 29
  73. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  74. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  75. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  76. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  77. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  78. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  79. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  80. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 ・一般解で表されたを x(t) ・特殊解の1次結合 合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  81. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 ・一般解で表されたを x(t) ・特殊解の1次結合 合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  82. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 ・一般解で表されたを x(t) ・特殊解の1次結合 合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  83. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 ・一般解で表されたを x(t) ・特殊解の1次結合 合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  84. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 ・一般解で表されたを x(t) ・特殊解の1次結合 合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  85. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 ・一般解で表されたを x(t) どちらも同じ初期値をもつ ・特殊解の1次結合 合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  86. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 ・一般解で表されたを x(t) ・特殊解の1次結合 合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) どちらも同じ初期値をもつ 一意だから,それらは同じ解である 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  87. 条件2の証明の概略 2.1次独立な特殊解の1次結合で一般解が表せる , 初期値 x(t0 ) = e1 をみたす ξ1

    (t) 初期値 x(t0 ) = e2 をみたす ξ2 (t) 一般解を を x(t) とするとき t = t0 の のときの初期値は x(t0 ) = x1 e1 +x2 e2 +の形で表せる 特殊解の1次結合合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) を考えると t = t0 の のとき x1 e1 + x2 e2 ・一般解で表されたを x(t) ・特殊解の1次結合 合 x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) どちらも同じ初期値をもつ 一意だから,それらは同じ解である x(t) = x1 ξ1 (t) + x2 ξ2 (t) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 19 29
  88. 2階線形微分方程式を解く ′′ ′ x + ax + bx = 0

    定数係数の 斉次形2階線形微分方程式 λ2 + aλ + b = 0 をみたす λ について x = eλt は解 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 21 29
  89. 2階線形微分方程式を解く ′′ ′ x + ax + bx = 0

    定数係数の 斉次形2階線形微分方程式 λ2 + aλ + b = 0 をみたす λ について x = eλt は解 特性方程式という 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 21 29
  90. 2階線形微分方程式を解く ′′ ′ x + ax + bx = 0

    定数係数の 斉次形2階線形微分方程式 λ2 + aλ + b = 0 をみたす λ について x = eλt は解 特性方程式という 特性方程式の解の形によって,3パターン 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 21 29
  91. 2階線形微分方程式を解く ′′ ′ x + ax + bx = 0

    定数係数の 斉次形2階線形微分方程式 λ2 + aλ + b = 0 をみたす λ について x = eλt は解 特性方程式という 特性方程式の解の形によって,3パターン 異なる2つの実数解の場合 異なる2つの虚数解の場合 重解の場合 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 21 29
  92. 実数解が2つの場合 特性方程式の 異なる2つの実数解 λ 1 , λ2 微分方程式の 1次独立な解 λ

    t λ t 1 2 e ,e λ1 t + C eλ2 t x(t) = C e 一般解は 1 2 解 表 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 22 29
  93. 実数解が2つの場合 特性方程式の 異なる2つの実数解 λ 1 , λ2 微分方程式の 1次独立な解 λ

    t λ t 1 2 e ,e λ1 t + C eλ2 t x(t) = C e 一般解は 1 2 解 表 (つまり,最初のとおり) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 22 29
  94. 虚数解が2つの場合 (α+iβ)t + C e(α−iβ)t x(t) = C e 一般解は

    1 2 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 23 29
  95. 虚数解が2つの場合 (α+iβ)t + C e(α−iβ)t x(t) = C e 一般解は

    1 2 さらに計算すると x(t) = C1 e(α+iβ)t + C2 e(α−iβ)t   αt iβt −iβt C1 e + C 2 e =e = eαt (C1 (cos(βt) + i sin(βt)) + C2 (cos(βt) − i sin(βt))) = eαt ((C1 + C2 ) cos(βt) + i(C1 − C2 ) sin(βt)) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 23 29
  96. 虚数解が2つの場合 (α+iβ)t + C e(α−iβ)t x(t) = C e 一般解は

    1 2 さらに計算すると x(t) = C1 e(α+iβ)t + C2 e(α−iβ)t   αt iβt −iβt C1 e + C 2 e =e αt = e (C1 (cos(βt) + i sin(βt)) + C2 (cos(βt) − i sin(βt))) = eαt ((C1 + C2 ) cos(βt) + i(C1 − C2 ) sin(βt)) なぜ三角関数になるのかは, 次のスライドで 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 23 29
  97. 虚数解が2つの場合 (α+iβ)t + C e(α−iβ)t x(t) = C e 一般解は

    1 2 さらに計算すると x(t) = C1 e(α+iβ)t + C2 e(α−iβ)t   αt iβt −iβt C1 e + C 2 e =e αt = e (C1 (cos(βt) + i sin(βt)) + C2 (cos(βt) − i sin(βt))) = eαt ((C1 + C2 ) cos(βt) + i(C1 − C2 ) sin(βt)) なぜ三角関数になるのかは, 次のスライドで 定数を置き直して,一般解は x(t) = eαt (C1 cos(βt) + C2 sin(βt)) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 23 29
  98. 虚数解が2つの場合 (α+iβ)t + C e(α−iβ)t x(t) = C e 一般解は

    1 2 さらに計算すると x(t) = C1 e(α+iβ)t + C2 e(α−iβ)t   αt iβt −iβt C1 e + C 2 e =e αt = e (C1 (cos(βt) + i sin(βt)) + C2 (cos(βt) − i sin(βt))) = eαt ((C1 + C2 ) cos(βt) + i(C1 − C2 ) sin(βt)) 定数を置き直して,一般解は x(t) = eαt (C1 cos(βt) + C2 sin(βt)) なぜ三角関数になるのかは, 次のスライドで 振動を表している 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 23 29
  99. 虚数解が2つの場合 (α+iβ)t + C e(α−iβ)t x(t) = C e 一般解は

    1 2 さらに計算すると x(t) = C1 e(α+iβ)t + C2 e(α−iβ)t   αt iβt −iβt C1 e + C 2 e =e αt = e (C1 (cos(βt) + i sin(βt)) + C2 (cos(βt) − i sin(βt))) = eαt ((C1 + C2 ) cos(βt) + i(C1 − C2 ) sin(βt)) 定数を置き直して,一般解は x(t) = eαt (C1 cos(βt) + C2 sin(βt)) なぜ三角関数になるのかは, 次のスライドで 振動を表している これは先で 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 23 29
  100. (ところで)複素数の指数関数 実数の指数関数のテイラー展開 2 n x x x x + ···

    + + ··· e =1+ + 1! 2! n! 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  101. (ところで)複素数の指数関数 実数の指数関数のテイラー展開 2 n x x x x + ···

    + + ··· e =1+ + 1! 2! n! 複素数の指数関数は,テイラー展開で定義する 2 n z z z + ··· + + ··· ez = 1 + + 1! 2! n! 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  102. (ところで)複素数の指数関数 2 n x x x x + ··· +

    + ··· e =1+ + 1! 2! n! 実数の指数関数のテイラー展開 複素数の指数関数は,テイラー展開で定義する 2 n z z z + ··· + + ··· ez = 1 + + 1! 2! n! すると 2 n (iθ) (iθ) (iθ) + + ··· + + ··· e =1+ 1! 2! n! θ θ3 θ2 θ4 = (1 − + − · · · ) + i( − + ···) 2! 4! 1! 3! iθ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  103. (ところで)複素数の指数関数 2 n x x x x + ··· +

    + ··· e =1+ + 1! 2! n! 実数の指数関数のテイラー展開 複素数の指数関数は,テイラー展開で定義する 2 n z z z + ··· + + ··· ez = 1 + + 1! 2! n! すると 2 n (iθ) (iθ) (iθ) + + ··· + + · · · ※本当は,級数をこんなふうに分けるのは e =1+ 1! 2! n! いつでもできるわけではありません💦💦 2 4 3 θ θ θ θ = (1 − + − · · · ) + i( − + ···) 2! 4! 1! 3! iθ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  104. (ところで)複素数の指数関数 2 n x x x x + ··· +

    + ··· e =1+ + 1! 2! n! 実数の指数関数のテイラー展開 複素数の指数関数は,テイラー展開で定義する 2 n z z z + ··· + + ··· ez = 1 + + 1! 2! n! すると 2 n (iθ) (iθ) (iθ) + + ··· + + · · · ※本当は,級数をこんなふうに分けるのは e =1+ 1! 2! n! いつでもできるわけではありません💦💦 2 4 3 θ θ θ θ = (1 − + − · · · ) + i( − + ···) 2! 4! 1! 3! iθ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  105. (ところで)複素数の指数関数 2 n x x x x + ··· +

    + ··· e =1+ + 1! 2! n! 実数の指数関数のテイラー展開 複素数の指数関数は,テイラー展開で定義する 2 n z z z + ··· + + ··· ez = 1 + + 1! 2! n! すると 2 n (iθ) (iθ) (iθ) + + ··· + + · · · ※本当は,級数をこんなふうに分けるのは e =1+ 1! 2! n! いつでもできるわけではありません💦💦 2 4 3 θ θ θ θ = (1 − + − · · · ) + i( − + ···) 2! 4! 1! 3! iθ cosθ のテイラー展開 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  106. (ところで)複素数の指数関数 2 n x x x x + ··· +

    + ··· e =1+ + 1! 2! n! 実数の指数関数のテイラー展開 複素数の指数関数は,テイラー展開で定義する 2 n z z z + ··· + + ··· ez = 1 + + 1! 2! n! すると 2 n (iθ) (iθ) (iθ) + + ··· + + · · · ※本当は,級数をこんなふうに分けるのは e =1+ 1! 2! n! いつでもできるわけではありません💦💦 2 4 3 θ θ θ θ = (1 − + − · · · ) + i( − + ···) 2! 4! 1! 3! iθ cosθ のテイラー展開 sinθ のテイラー展開 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  107. (ところで)複素数の指数関数 2 n x x x x + ··· +

    + ··· e =1+ + 1! 2! n! 実数の指数関数のテイラー展開 複素数の指数関数は,テイラー展開で定義する 2 n z z z + ··· + + ··· ez = 1 + + 1! 2! n! すると 2 n (iθ) (iθ) (iθ) + + ··· + + · · · ※本当は,級数をこんなふうに分けるのは e =1+ 1! 2! n! いつでもできるわけではありません💦💦 2 4 3 θ θ θ θ = (1 − + − · · · ) + i( − + ···) 2! 4! 1! 3! iθ cosθ のテイラー展開 sinθ のテイラー展開 iθ よって e = cos θ + i sin θ 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  108. (ところで)複素数の指数関数 2 n x x x x + ··· +

    + ··· e =1+ + 1! 2! n! 実数の指数関数のテイラー展開 複素数の指数関数は,テイラー展開で定義する 2 n z z z + ··· + + ··· ez = 1 + + 1! 2! n! すると 2 n (iθ) (iθ) (iθ) + + ··· + + · · · ※本当は,級数をこんなふうに分けるのは e =1+ 1! 2! n! いつでもできるわけではありません💦💦 2 4 3 θ θ θ θ = (1 − + − · · · ) + i( − + ···) 2! 4! 1! 3! iθ cosθ のテイラー展開 iθ よって e = cos θ + i sin θ sinθ のテイラー展開 θ = π のとき eiπ + 1 = 0 [オイラーの等式] 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 24 29
  109. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 f(a) a 関数 f(x) x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  110. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) a 関数 f(x) x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  111. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) a 定数関数 関数 f(x) x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  112. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 1階微分 f′(a)がわかると,進む方向がわかる 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) a 定数関数 関数 f(x) x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  113. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 1次 関 数 1階微分 f′(a)がわかると,進む方向がわかる 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) a 定数関数 関数 f(x) x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  114. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 1次 関 数 1階微分 f′(a)がわかると,進む方向がわかる 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) 定数関数 関数 f(x) 2階微分 f′′(a) がわかると, 「進む方向の変化」がわかる a x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  115. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 2次関数 1次 関 数 1階微分 f′(a)がわかると,進む方向がわかる 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) 定数関数 関数 f(x) 2階微分 f′′(a) がわかると, 「進む方向の変化」がわかる a x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  116. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 1次 関 数 1階微分 f′(a)がわかると,進む方向がわかる 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) 定数関数 2次関数 3階微分 f′′′(a) がわかると, 「『進む方向の変化』の変化」がわかる 関数 f(x) 2階微分 f′′(a) がわかると, 「進む方向の変化」がわかる a x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  117. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 1次 関 数 1階微分 f′(a)がわかると,進む方向がわかる 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) 定数関数 2次関数 3階微分 f′′′(a) がわかると, 「『進む方向の変化』の変化」がわかる 関数 f(x) 2階微分 f′′(a) がわかると, 「進む方向の変化」がわかる a 3次関数 x 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  118. (ところで)テイラー展開について (n) f′(a) f′′(a) f (a) 2 n f(x) =

    f(a) + (x − a) + (x − a) + ⋯ + (x − a) + ⋯ 1! 2! n! テイラー展開 1次 関 数 1階微分 f′(a)がわかると,進む方向がわかる 微分が1つもわからないと, 最初の位置 f(a) しか わからない f(a) 定数関数 2次関数 3階微分 f′′′(a) がわかると, 「『進む方向の変化』の変化」がわかる 関数 f(x) 2階微分 f′′(a) がわかると, 3次関数 「進む方向の変化」がわかる a x f(a), f′(a), f′′(a), …, f (n)(a), … がすべてわかるなら,関数 f(x) の「行く末」はすべてわかる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 25 29
  119. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  120. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  121. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  122. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t + aλ1 teλ1 t + bteλ1 t = {λ21 + aλ1 + b}teλ1 t + (2λ1 + a)eλ1 t 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  123. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t + aλ1 teλ1 t + bteλ1 t = {λ21 + aλ1 + b}teλ1 t + (2λ1 + a)eλ1 t 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  124. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t + aλ1 teλ1 t + bteλ1 t = {λ21 + aλ1 + b}teλ1 t + (2λ1 + a)eλ1 t λ1は特性方程式の解 だから0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  125. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t + aλ1 teλ1 t + bteλ1 t = {λ21 + aλ1 + b}teλ1 t + (2λ1 + a)eλ1 t λ1は特性方程式の解 だから0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  126. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t + aλ1 teλ1 t + bteλ1 t = {λ21 + aλ1 + b}teλ1 t + (2λ1 + a)eλ1 t λ1は特性方程式の解 だから0 特性方程式の 解と係数の関係により0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  127. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t + aλ1 teλ1 t + bteλ1 t = {λ21 + aλ1 + b}teλ1 t + (2λ1 + a)eλ1 t λ1は特性方程式の解 だから0 特性方程式の 解と係数の関係により0 λ t 1 も解 つまり, te 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  128. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t + aλ1 teλ1 t + bteλ1 t = {λ21 + aλ1 + b}teλ1 t + (2λ1 + a)eλ1 t λ1は特性方程式の解 だから0 特性方程式の 解と係数の関係により0 λ t 1 つまり, te も解 一般解は C1 eλ1 t + C2 teλ1 t 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  129. 重解の場合 ふつうにやると,微分方程式の解は C1e これと1次独立なもうひとつの解は λ1t しか出て来ない λ t 1 te

    確かめるため,解を微分して,微分方程式に代入してみる (teλ1 t )′ = λ1 teλ1 t + eλ1 t = (λ1 t + 1)eλ1 t (teλ1 t )′′ = λ1 (λ1 t + 1)eλ1 t + λ1 eλ1 t = (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t 微分方程式の左辺に代入すると (λ21 t + 2λ1 )eλ1 t + aλ1 teλ1 t + bteλ1 t = {λ21 + aλ1 + b}teλ1 t + (2λ1 + a)eλ1 t λ1は特性方程式の解 だから0 特性方程式の 解と係数の関係により0 λ t 1 つまり, te も解 一般解は C1 eλ1 t + C2 teλ1 t 見つけ方はテキストで(定数変化法) 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 26 29
  130. 例題 ′′ ′ x − 5x + 6x = 0

    を解いて, 初期値値 x(0) = 1, x′ (0) = 0 での特殊解を求めよ。 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 28 29
  131. 例題 ′′ ′ x − 5x + 6x = 0

    を解いて, 初期値値 x(0) = 1, x′ (0) = 0 での特殊解を求めよ。 2 − 5λ + 6 = 0 は λ 特性方程式は 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 28 29
  132. 例題 ′′ ′ x − 5x + 6x = 0

    を解いて, 初期値値 x(0) = 1, x′ (0) = 0 での特殊解を求めよ。 2 − 5λ + 6 = 0 は λ 特性方程式は その解は λ = 2, 3 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 28 29
  133. 例題 ′′ ′ x − 5x + 6x = 0

    を解いて, 初期値値 x(0) = 1, x′ (0) = 0 での特殊解を求めよ。 2 − 5λ + 6 = 0 は λ 特性方程式は その解は λ = 2, 3 異なる2つの実数解なので,微分方程式の一般解は x(t) = C1 e2t + C2 e3t 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 28 29
  134. 例題 ′′ ′ x − 5x + 6x = 0

    を解いて, 初期値値 x(0) = 1, x′ (0) = 0 での特殊解を求めよ。 2 − 5λ + 6 = 0 は λ 特性方程式は その解は λ = 2, 3 異なる2つの実数解なので,微分方程式の一般解は x(t) = C1 e2t + C2 e3t 初期条件から x(0) = C1 + C2 = 1 x′ (0) = 2C1 + 3C2 = 0 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 28 29
  135. 例題 ′′ ′ x − 5x + 6x = 0

    を解いて, 初期値値 x(0) = 1, x′ (0) = 0 での特殊解を求めよ。 2 − 5λ + 6 = 0 は λ 特性方程式は その解は λ = 2, 3 異なる2つの実数解なので,微分方程式の一般解は x(t) = C1 e2t + C2 e3t 初期条件から x(0) = C1 + C2 = 1 x′ (0) = 2C1 + 3C2 = 0 C1 = 3, C2 = −2 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 28 29
  136. 例題 ′′ ′ x − 5x + 6x = 0

    を解いて, 初期値値 x(0) = 1, x′ (0) = 0 での特殊解を求めよ。 2 − 5λ + 6 = 0 は λ 特性方程式は その解は λ = 2, 3 異なる2つの実数解なので,微分方程式の一般解は x(t) = C1 e2t + C2 e3t 初期条件から x(0) = C1 + C2 = 1 x′ (0) = 2C 1 + 3C2 = 0 C1 = 3, C2 = −2 よって,求める特殊解は , x(t) = 3e2t − 2e3t 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 28 29
  137. 今日のまとめ 定数係数・斉次形の 2階線形微分方程式 ′′ ′ x + ax + bx

    = 0 次回は非斉次形 (右辺が0でない)をやります 2026年度秋学期 応用数学(解析) / 関西大学総合情報学部 浅野 晃 29 29