B G

[0; 1) S S # S y 1 ; y 3 0 t 20 y 2 ; y 4 0 t 20 y 1 y 2 h n t: r = 10 5 ; a = 10 6 ei n = ỹi n y i t n ); i = 1; 3: r = 10 5 ; a = 10 6 ei n = ỹi n y i t n ); i = 2; 4: r = 10 5 ; a = 10 6 t = 20 f q p; p = q = 1; 2; 3; 4; sx)

t = 1; N j" N j ku N k; Nt = 1; t: Nt = 1; p Nt = 1; p Nt = 1; p ku N k; Nt = 1; t: Nt = 1; p

a; b 2 R; a < b; f : [a; b] R! R y 0 2 R: y : [a; b]! R; y 0 t) = f t; yt) ; a t b; ya) = y 0 :

f t; y) 2 [a; b] R: f 2 C [a; b] R): y 2 C 1 [a; b]; ya) = y 0 ; f y ỹ ỹ 0 y 0 ; jy 0 ỹ 0 j ky ỹk [a; b]; f y; y 0 t) = pt)yt) + qt); a t b; ya) = y 0 : p; q 2 C [a; b]; Z yt) = R t t a hy ps) ds 0 + qs) R i s a p) d ds ; a t b; a Z yt) = R t t a ps) ds y 0 + qs) R t s p) d ds; a t b: a

p = 0; y 0 s) ps)ys) = qs) R s 0 a p) d ys) = R s a p) d qs): a t; f y 0 = y 2 ; 0 t 2; y0) = 1: yt) y 0 t) 2 = 1 d 1 yt) dt yt) = 1: 0 t; 1 yt) + 1 y0) = t yt) = 1 1 t : 0 t < 1 yt) = 1 1 t ; yt)! 1 t! 1 : [0; 2]: y 0 = p jyj; 0 t 1; y0) = 0;

y y 1 y = 1 [0; 1): 1t 1 t yt) := 0; 0 t 1; yt) := y 0 ; 0 t 1 2 ; t 1 2 )2 ; 4 1 2 < t 1: t? y 1 t

Ύπαρξη και μοναδικότητα λύσεων για Σ.Δ.Ε. f : [a; b] R! R y; t; 9L 0 8t 2 [a; b] 8y 1 ; y 2 2 R ˇˇf t; y1 )f t; y 2 )ˇˇ Ljy1 y 2 j: y 0 2 R; T : C [a; b]! C [a; b]; T xt) := T x)t) := y 0 + Z t a f s; xs) ds; a t b: y [a; t] y y = Ty: y 2 C [a; b] ya) = y 0 : f [a; b] R; y [a; b]: y 0 t) = f t; yt) ; t 2 [a; b]; y y 2 C [a; b]; T C [a; b] k k; kxk := jxt)j 2Lt : atb kk C [a; b]: C [a; b]; kk 1 ) C [a; b]; kk) T C [a; b]; kk); T

x; z 2 C [a; b] t 2 [a; b]; jt xt) T zt)j = ˇˇ Z t f s; xs) f s; zs) dsˇˇ Z t a a ˇ ˇf s; xs) f s; zs) ˇˇ ds L Z t a jxs) zs)j ds; jt xt) T zt)j L Z t a Lkx zk jxs) zs)j 2Ls 2Ls ds Z t a 2Ls ds 1 2 kx zk2lt ; kt x T zk 1 kx zk 8x; z 2 C [a; b] 2 Lb a) 1/2 k k Lb a) k k: T ı T ı ı T n n f t; y) := y 2 p; q 2 C [a; b] f t; y) := pt)y + qt) f t; y) := pt) y f 9M 2 R 8t 2 [a; b] 8y 2 R ˇˇfy t; y)ˇˇ M; f L := M

f f y) := p jyj; y 1 ; y 2 : [a; b]: [a; b] [a; b 0 ]; b 0 : Τοπική ύπαρξη και μοναδικότητα λύσεων για Σ.Δ.Ε. c > 0 f 2 C [a; b] [y 0 c; y 0 + c] : f [a; b] [y 0 c; y 0 + c] y; t; 9L 0 8t 2 [a; b] 8y 1 ; y 2 2 [y 0 c; y 0 + c] ˇ ˇf t; y1 ) f t; y 2 )ˇˇ Ljy1 y 2 j; [a; b 0 ]; A := atb y 0 cyy 0 +c ˇ ˇf t; y)ˇˇ b 0 := b; a + c A : f 2 C [a; b] [y 0 c; y 0 + c] ; [y 0 c; y 0 + c]; f; f 2 C [a; b] R ; [a; c]; c > a: f y) := p jyj y

f f y 0 ; z 0 2 R; y 0 = f t; y); a t b; ya) = y 0 ; z 0 = f t; z); a t b; za) = z 0 : = f y; z 2 C 1 [a; b]; "t) := yt) zt); t 2 [a; b]; " 0 t) = f t; y) f t; z): ˇ ˇ"t)ˇˇ 2; "t) "t) "t)" 0 t) = f t; y) f t; z) "t); t 2 [a; b] "t)" 0 t) = 1 d 2 dt "2 t) ˇˇf t; y) f t; z)ˇˇ ˇˇ"t)ˇˇ L" 2 t): " 2 t) =: 't) ' 0 2L' 0; t 2 [a; b]: 2Lt ; 2Lt ' 0 t) 2L 2Lt 't) = d dt 2Lt 't) 0; t 2 [a; b]:

2Lt 't) [a; b]: 2Lt 't) 2La 'a); a t b; ˇ ˇ"t)ˇˇ Lta)ˇˇ"a)ˇˇ; a t b; atb ˇ ˇyt) zt)ˇˇ Lba) jy 0 z 0 j: y k k 1 ; ˇ kyk 1 := ˇyt)ˇˇ; y 0 2 R: atb L: = f 8t 2 [a; b] 8y 1 ; y 2 2 R f t; y 1 ) f t; y 2 ) y 1 y 2 ) 0: f " 0 t) = f t; y) f t; z) "t) "t)" 0 t) = f t; y) f t; z) "t);

t 2 [a; b] "t)" 0 t) = 1 d 2 dt "2 t) 0: " 2 t: j"j; ˇ ˇyt) zt)ˇˇ jy0 z 0 j: atb f f [a; b]r: [a; b 0 ); f [a; b]; y; [a; b]: y 0 t) = f t; yt) f t; 0) + f t; 0); y 0 t)yt) = f t; yt) f t; 0) yt) + f t; 0)yt): yt) 2; 2xz x 2 + z 2 yt) 2 0 f t; 0) 2 + yt) 2; t yt) 2 0 t f t; 0) 2 : [a; t]; t yt) 2 a ya) Z t 2 s f s; 0) 2 ds; a

yt) 2 bh y 0 ) 2 a + Z b a s f s; 0) 2 ds i; a t b: y [a; b]: [a; b]; f [a; s) [a; s] s 1 1; t!s yt) = 1 t!s yt) = 1: y [a; b]; y f y; f t; y) = t)y + t); t) y 0 = t)y; a t b; ya) = y 0 : ˇ ˇyt)ˇˇ jy0 j; atb t)

y y 0 = 1; y 0 y: t) t: y 0 = y; t 0; y0) = 1; yt) = t ; ; y m 2 N; f : [a; b] R m! R m ; y 0 2 R m : y : [a; b]! R m y 0 t) = f t; yt) ; a t b; ya) = y 0 : kk R m : Ύπαρξη και μοναδικότητα λύσεων για συστήματα Σ.Δ.Ε. f : [a; b]r m! R m y; t; k k R m ; 9L0 8t 2[a; b] 8y 1 ; y 2 2R m f t; y1 )f t; y 2 ) Lky1 y 2 k:

y 0 2 R m ; k k = k k 1 ; f t; y) 2 [a; b] R m ; M := 1im t;y)2[a;b]r m mx ˇ j =1 ˇ @f i @y j t; y)ˇˇ < 1; f L = M: y 0 t) = At)yt) + gt); a t b; ya) = y 0 ; t 2 [a; b]; gt) 2 R m At) 2 R m;m : g A t; t 2 [a; b]: y m) t) = f t; yt); y 0 t); : : : ; y m1) t) ; a t b; y i) a) = y i ; i = 0; : : : ; m 1: zt) := yt); y 0 t); : : : ; y m1) t) T ; z0 := y 0 ; y 1 ; : : : ; y m1 ) T ; 0 1 z 2 t) z 3 t) z 0 t) = : ; a t b; B C @ z m t) f t; z 1 t); : : : ; z m t) A za) = z 0 :

f R m : f f : [a; b] R m! R m 8t 2 [a; b] 8x; x 2 R m f t; x) f t; x); x x 0; ; ) R m : f f t; y) = At)y+gt) At); t 2 [a; b]; 8t 2 [a; b] 8x 2 R m At)x; x 0; t) y 0 = y = + ˇ; ; ˇ 2 R; 0 y1 ˇ y1 = y 2 ˇ y 2

y 1 y 2 y; A; ˇ A := ; ˇ Ax; x) = kxk 2 8x 2 R 2 : p : [a; b]! R y 0 t) = pt)yt); t 2 [a; b]; R t yt) = C a ps) ds C: y u; ut) = R t a ps) ds yt); t 2 [a; b]; u 0 = 0; u Η μέθοδος της μεταβολής των σταθερών p; q : [a; b]! R y 0 t) = pt)yt) + qt); t 2 [a; b]; yt) = R t a ps) dsh C 0 + Z t a qs) R i s a p) d ds ; a t b;

C 0 ; yt) = C t)r t a ps) ds ; C C C y 0 = p jyj; 0 t 2; y0) = 1: c L: y [0; b 0 ]: f y [1 c; 1 + c]; b 0 c: y0 = p j1 y 2 j; t 0; y0) = 1: yt) = 1 yt) = t [0; b]; b > 0: [b; 0] yt) = t

t? 2 0; 1): c y : [0; 1]! R; 0; 0 t t? ; yt) := ct t? ) 2 ; t? < t 1; t? = 1/2? R m? f : [a; b] R m! R m k k R m : y z y 0 = f t; y); t 2 [a; b]; ya) = y 0 ; z 0 = f t; z); t 2 [a; b]; za) = z 0 ; t 2 [a; b]; kyt) zt)k Lta) ky 0 z 0 k: ; ) R m : x : [a; b]! R m d dt kxt)k2 = d x1 t) 2 + + xm t) 2 = 2 x1 t)x1 0 dt t) + + x mt)xm 0 t) = 2 x 0 t); xt) :? f : [a; b] R! R 8t 2 [a; b] 8y 1 ; y 2 2 R f t; y 1 ) f t; y 2 ) y 1 y 2 ) y 1 y 2 ) 2 ; : = 0 t 2 [a; b]; jyt) zt)j ta) jy 0 z 0 j:

? f : [a; b] R m! R m 8t 2 [a; b] 8y 1 ; y 2 2 R m f t; y 1 ) f t; y 2 ); y 1 y 2 0: y z y 0 = f t; y); t 2 [a; b]; ya) = y 0 ; z 0 = f t; z); t 2 [a; b]; za) = z 0 ; t 2 [a; b]; kyt) zt)k ky 0 z 0 k: ; ) kk R m :? y 0 = f t; y); t 2 [a; b]; ya) = y 0 ; f ut) := ta) yt) u 0 = F t; u); t 2 [a; b]; ua) = y 0 ; F t; v) := ta) f t; ta) v v F 8t 2 [a; b] 8y 1 ; y 2 2 R F t; y 1 ) F t; y 2 ) y 1 y 2 ) 0:

? Η ανισότητα του Gronwall σε ολοκληρωτική μορφή. ' [0; T ]; ; ˇ 2 R ˇ 0: Z t 't) + ˇ 's) ds 8t 2 [0; T ]; 0 't) ˇ t 8t 2 [0; T ]: " ; t) := + ")ˇ t ; t 2 [0; T ]; Z t t) = + " + ˇ 0 s) ds 8t 2 [0; T ]: '0) < 0): t 0 [0; T ] 't 0 ) = t 0 ): 't 0 ) < t 0 ):? Γενίκευση της Άσκησης 1.12 Z t 't) + hs)'s) ds 8t 2 [0; T ]; 0 h [0; T ]; 't) R t 0 hs) ds 8t 2 [0; T ]: " ; t) := + ") R t 0 hs) ds ; t 2 [0; T ]; Z t t) = + " + hs) s) ds 8t 2 [0; T ]: 0? Η ανισότητα του Gronwall σε διαφορική μορφή ' [0; T ] ' 0 t) ˇ't) 8t 2 [0; T ]: 't) '0)ˇ t 8t 2 [0; T ]:

't) '0) + ˇ Z t 0 's) ds 8t 2 [0; T ] ˇs 's) 0 0 0 t:? Γενίκευση της Άσκησης 1.14 ' [0; T ] ' 0 t) ht)'t) 8t 2 [0; T ]; h [0; T ]; 't) '0)R t 0 hs) ds 8t 2 [0; T ]:? a 2 R f : [0; 1)! R y y 0 t) = ayt) + f t); t 0; y0) = y 0 yt) = at y 0 + Z t 0 ats) f s) ds; t 0; x 0 t) = axt); t 0; x0) = y 0 ats) f s) t x 0 t) = axt); t s; xs) = f s):

? M 2 R m;m x x; M M := 1X `=0 k k 1 `! M `: 8" > 0 9n 2 N 8k 2 N n+k X 1 `! M ` "; M n+k X `=n 1 `! M ` n+k X `=n `=n 1 km k` `! P 1 `=0 1`! x` x 2 R: y 0 t) = Myt); t 0; y0) = y 0 : y tm 0 = 1 X `=0 yt) = tm y 0 ; t 0: 1 `! t `M `0 X 1 1 = ` 1)! t `1 M ` = M tm : `=1 Et) Et) = tm ; yt) = Et)y 0 : x+y = x y x y; A; B 2 R m;m A+B = A B ; A B AB = BA: Et) E + ) = E)E) 8; 0:

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v; Z t yt) = Et)y 0 + Et s)f s) ds; 0 Et) = tm ; t x 0 t) = M xt); t 0; x0) = y 0 ; Et s)f s) t x 0 t) = M xt); t s; xs) = f s):? M 2 C m;m 1 ; : : : ; m i 0; i = 1; : : : ; m: y 0 t) = Myt); t 0; y0) = y 0 y 0 0: k k C m : m = 1; kyt)k ky 0 k ; jyt)j jy 0 j; t 0: m = 2; M = 0 0 1 0 ) ; 1 = 2 = 0; yt) y0 ) yt) = 1 + y 0 ) 2 t ; t 0; y 0 ) 2

y 0 ) 1 y 0 ) 2 0 y 0 ; kyt)k! 1; t! 1; ky 0 k m = 1? 2 R: M = 1 0 0 ; 1 = 1 2 = 0: yt) y0 ) yt) = 1 t + y 0 ) 2 1 t ) ; t 0: y 0 ) 2 y 0 ) 1 = 0 k k p p 1) R 2 ; kyt)k p ky 0 k p 1 + jj p 1/p ; t 0: m = 1? 2 C < 0: M 0 1 1 0 1 M = : :: : :: ; B @ : :: C 1A 0 1 = = m = : yt) = y1 t); : : : ; y m t) T ym t) = y m 0) t ; Z t y i t) = y i 0) t + y i+1 s) ts) ds; i = m 1; : : : ; 1; 0 '; 't) := R t 0 jts) j ds; kyt)k 1 C ky 0 k 1 ; t 0;

C:? i 0; i = 1; : : : ; m; i < 0; i kyt)k C ky 0 k; t 0; C k k: m = 1 m > 1; T 2 C m;m T 1 M T = J M: xt) := T 1 yt) x 0 t) = J xt): m = 1: kxt)k 1 zc kx0)k 1 ; t 0; C m? M 2 R m;m i 0; 1 i m: ' : 1; 0]! R 'M ) 2 R m;m ; ) R m ; v i) ; i = 1; : : : ; m; M; M v i) = i v i) ; 1 i m: v 2 R m 'M ) M 'M )v = mx ' i )v; v i) )v i) : i=1 k'm )k 2 = 1im j' i)j; k k 2 R m :

yt) = tm y0); t 0; y kyt)k 2 t i i ) ky0)k 2 ; t 0: tm? Τετραγωνική ρίζα πίνακα 'M ) M 2 R m;m M x; x) 0; x 2 R m : i 0; 1 i m: ; ) R m ; v i) ; i = 1; : : : ; m; M; M v i) = i v i) ; 1 i m; 'M ) M 1/2 2 R m;m M M 1/2 v = mx p i v; v i) )v i) 8v 2 R m : i=1 M 1/2 M 1/2 v = mx i v; v i) )v i) 8v 2 R m ; i=1 M 1/2 M 1/2 = M; M 1/2 M:? M 2 R m;m M x; x) 0 x 2 R m : y 0 t) = Myt); t 0; y0) = y 0 : ky)k

? x 0 t) = 2xt) + yt); t 0; y 0 t) = 2xt) 2yt); t 0; x0) = x 0 ; y0) = y 0 : [x)] 2 + [y)] 2 2 2 2 1 )? M 2 R m;m M T = M; M ij = M j i ; i; j = 1; : : : ; m: y 0 t) = Myt); t 0; y0) = y 0 : ky)k kyt)k = ky0)k; t 0: M T = M; x; y 2 R m M x; y) = x; My): M x; x) = 0 x 2 R m : yt) M x; x) = 0 x 2 R m m m M x+y); x+y) = M x; x)+my; y)+m x; y)+x; My) x; y 2 R m :? M 2 R m;m y 0 t) = Myt); t 0; y0) = y 0 y : [0; 1)! C m ; ky)k kyt)k = ky0)k; t 0: yt) d dt kyt)k2 = d yt); yt) = y 0 t); yt) + yt); y 0 t) = 2 y 0 t); yt) ; dt d y 0 t); yt) = 1 2 dt kyt)k2 : M z; z) 2 R; z 2 C m :

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