题目
6. (10.0分) 若初值问题}y^prime=f(x,y)y(x_{0))=y_(0)|leq b上具有唯一的连续解,则函数f(x,y)在矩形R上连续,且关于y满足利普希茨(Lipschitz)条件.A. 对B. 错
6. (10.0分) 若初值问题$\left\{\begin{matrix}y^{\prime}=f(x,y)\\y(x_{0})=y_{0}\end{matrix}\right.$在矩形R: $|x-x_{0}|\leq a,|y-y_{0}|\leq b$上具有唯一的连续解,则函数f(x,y)在矩形R上连续,且关于y满足利普希茨(Lipschitz)条件.
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
考查要点:本题主要考查常微分方程初值问题解的存在唯一性定理的条件及其逆命题的正确性。
解题核心思路:
- 明确定理方向:原定理指出,若$f(x,y)$在矩形区域$R$上连续且满足利普希茨条件,则初值问题存在唯一解。
- 逆命题的判断:题目中的陈述是原定理的逆命题,即“存在唯一解$\Rightarrow f$连续且满足利普希茨条件”。需判断其是否成立。
- 反例验证:通过构造反例说明存在唯一解时,$f$可能不满足利普希茨条件,从而推翻原陈述。
破题关键点:
- 理解定理的充分性:原定理的条件是充分而非必要条件,即存在其他条件也能保证唯一解。
- 掌握利普希茨条件的作用:该条件保证解的唯一性,但并非唯一途径,存在例外情况。
关键步骤分析:
- 原定理回顾:
若$f(x,y)$在矩形$R$上连续且关于$y$满足利普希茨条件,则初值问题在某个区间内存在唯一解。 - 逆命题的否定:
题目中的陈述是原定理的逆命题,需判断其是否成立。 - 构造反例:
考虑初值问题$y' = \sqrt{y}$,$y(0) = 0$:- 连续性:$f(x,y) = \sqrt{y}$在$y \geq 0$时连续。
- 利普希茨条件:$\frac{\partial f}{\partial y} = \frac{1}{2\sqrt{y}}$在$y=0$附近无界,故不满足利普希茨条件。
- 唯一解:该方程存在唯一解$y(x) = \frac{x^2}{4}$($x \geq 0$)。
- 结论:
即使$f$不满足利普希茨条件,初值问题仍可能存在唯一解,因此原陈述错误。