taylor serisi yardımıyla yaklaşık Çözüm
TRANSCRIPT
![Page 1: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/1.jpg)
2. DEĞİŞKEN KATSAYILI LİNEER DİFERANSİYEL DENKLEM
SİSTEMLERİNİN TAYLOR SERİSİ YARDIMIYLA YAKLAŞIK
ÇÖZÜMÜ
Yüksek mertebeden değişken katsayılı diferansiyel denklem sistemleri ile fizik,
mühendislik ve matematiğin birçok dalında karşılaşılır. Bu tip denklem sistemlerinin
analitik çözümlerini bulmak genelde zordur. Bu nedenle yaklaşık çözüm
yöntemlerine gerek duyulmaktadır.
Bu bölümde normal form ve standart formdaki değişken katsayılı diferansiyel
denklem sistemlerinin Taylor serisi yardımıyla yaklaşık çözümleri araştırılmıştır.
2.1. Normal Formdaki Değişken Katsayılı Lineer Diferansiyel Denklem
Sisteminin Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözümü
Bu kısımda, s bilinmeyenli birinci mertebeden değişken katsayılı normal formdaki
(2.1.1)
lineer diferansiyel denklem sistemi ile
(2.1.2)
koşullarından oluşan problem ele alınacaktır. Burada ,
fonksiyonları aralığında n. mertebeden
türevlenebilir fonksiyonlar ve ( m=1,2,...,s) uygun sabitlerdir.
28
![Page 2: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/2.jpg)
2.1.1. Materyal ve Metot
(2.1.1) denklem sisteminin
,
(2.1.3)
noktasında N. dereceden bir Taylor polinomu olarak çözümü aransın. (2.1.1)
denklem sisteminin (2.1.3) formunda bir çözümünü elde etmek için (2.1.1)
sisteminin t’ye göre n kez türevi alınırsa,
(2.1.4)
elde edilir. Leibnitz kuralına göre iki fonksiyonun çarpımının n. mertebeden türevini
veren
(2.1.5)
Leibnitz formülü yardımı ile
(2.1.6)
29
![Page 3: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/3.jpg)
sistemi elde edilir. Bu, , (i=1,2, ... ,s ; n=0,1,2,...,N) gibi s.(N+1) bilinmeyen
katsayısı için s.(N+1) lineer denklemden oluşan bir sistemdir. Burada ,
sırasıyla t=c noktasında , bilinmeyen fonksiyonların z. mertebeden
türevlerinin değerlerini gösterir, ( p = 0,1; i,j = 1,2,...,s ; z = 0,1,...,n ; n = 0,1,2,...,N).
Genellikle (2.1.6) sistemi, verilen problemin çözümü için direkt olarak
kullanılmayabilir. Fakat bu bir temel bağıntıdır. Eğer başlangıç şartları olarak
(m=1,2, ... ,s) verilirse (2.1.6) bağıntısından bilinmeyen katsayılar
kolayca hesaplanır.
(2.1.1) sistemi ve (2.1.2) başlangıç koşullarından oluşan en genel problemin çözümü
için (2.1.5) sisteminin matris formu yazılırsa,
(2.1.7)
elde edilir. (2.1.6) sistemindeki matrisler,
, , ... ,
(2.1.8)
, , ... ,
formundadır. (2.1.7) sistemindeki,
30
![Page 4: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/4.jpg)
(2.1.9)
şeklindedir. (2.1.9)’deki , (i,j=1,2,...,s; n,m=0,1,...,N)’nin elemanları,
şeklinde yazılabilir.
(2.1.10) sisteminde <0 için
olup j<0 ve j>i için , (i, j, Z) dır.
31
![Page 5: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/5.jpg)
O halde
p < m-1 (p=0,1,...,N-2) ; m=2,3,...,N) için
olur.Böylece (2.1.7) sistemi
WY=F (2.1.11)
gibi tek bir matris denklemine indirgenir. Buradaki Y ve F matrisleri
ve W matrisi
(2.1.12)
şeklinde olup, bu matrisin içindeki matrisleri aşağıdaki gibidir.
32
![Page 6: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/6.jpg)
(2.1.2) koşullarına karşılık gelen matris formları aşağıdaki gibi bulunurlar. (2.1.3)
ifadesi ve onun türevleri matris denklemlerine denktirler.
, (m=1,2,...,s) (2.1.13)
Buradaki (2.1.8)’de tanımlanmıştır. (2.1.13)’deki denklemler
kullanılarak ifadeleri aşağıdaki gibi yazılabilir.
33
![Page 7: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/7.jpg)
Burada h=a-c ve k=b-c’dir.
(2.1.1) denkleminde (2.1.14) ifadelerini yerine koyup gerekli sadeleştirmeler
yapılırsa (2.1.2) denkleminde tanımlanan matris formları,
,..., (2.1.15)
olur. (2.1.15)’deki denklemleri daha açık bir şekilde yazarsak,
(2.1.16)
(2.1.17)
(2.1.18)
olur. Buradaki ’ler, (2.1.2) denklemindeki
(2.1.14) denklemindeki h ve k katsayılarına bağlı sabitlerdir.
Sonuç olarak (2.1.11) matris denklemindeki matrislerinin son satırlarına
sırasıyla (2.1.16)’daki satır matrisleri tekrar yerine konursa
, (2.1.19)
elde edilir. Benzer şekilde ve matrislerinde de son satırlarına sırasıyla
(2.1.17)’deki ve satır matrisleri yerine konursa,
34
![Page 8: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/8.jpg)
, (2.1.20)
elde edilir. Benzer şekilde ve matrislerinde de son k satırlarına sırasıyla
(2.1.18)’deki ve satır matrislerini yerine koyarsak,
, (2.1.21)
elde edilir. Bu elde edilen (2.1.19), (2.1.20), (2.1.21)’deki matrisleri (2.1.11) nolu
denklemde yerine yazılırsa,
(2.1.22)
matris denklemi elde edilir. Bu matris denklemi açık olarak
şeklinde yazılabilir. Eğer ise
(2.1.23)
olarak yazılabilir.
Böylece (2.1.23) denklemi yardımı ile bilinmeyen , (i=1,2,...,s ; k=0,1,2,...,N)
katsayıları belirlenmiş olur. Bu değerler (2.1.3)’de yerine konulursa
, ( ; m = 1,2, ... ,s ; )
Taylor polinomları elde edilmiş olur. Böylece (2.1.1) diferansiyel denklem
sisteminin (2.1.2) koşulları altındaki (m=1,2,...,s) çözümü bulunmuş olur
(Yalçınbaş, S. & Demirbaş, M., 2001 s. 175-188).
35
![Page 9: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/9.jpg)
2.2. k. Mertebeden s Bilinmeyenli Standart Formdaki Değişken Katsayılı
Lineer Diferansiyel Denklem Sisteminin Taylor Serisi Yardımıyla
Yaklaşık Çözümü
Bu kısımda, Taylor yöntemi geliştirilerek k. mertebeden s bilinmeyenli standart
formdaki değişken katsayılı lineer diferansiyel denklem sistemine uygulanmıştır. k.
mertebeden s bilinmeyenli değişken katsayılı standart formdaki
ya da kısaca
şeklinde verilen lineer diferansiyel denklem sistemi ile
36
![Page 10: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/10.jpg)
(2.2.2)
koşullarından oluşan problem ele alınacaktır. Burada ,(i,j=1,2, ... ,s ;
p=0,1,2, ...,k) fonksiyonları aralığında n. mertebeden türevlenebilir
fonksiyonlar ve (i,j=0,1,2,3,...,k-1 ; m = 1,2,3,...,s) uygun
sabitlerdir.
2.2.1. Materyal ve Metot
(2.2.1.) denklem sisteminin
,
(2.2.3)
noktasında N. dereceden bir Taylor polinomu olarak çözümü aransın. (2.2.1)
denklem sisteminin (2.2.3) formunda bir çözümünü elde etmek için (2.2.1)
sisteminin t’ye göre n kez türevi alınırsa,
37
![Page 11: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/11.jpg)
(2.2.4)
elde edilir. (2.1.5)’deki Leibnitz formülü yardımı ile
sistemi elde edilir. Bu, , (i=1,2,3,...,s ; n=0,1,2,...,N) gibi (N+1)(N+1)
bilinmeyen katsayısı için (N+1)(N+1) lineer denklemden oluşan bir sistemdir.
Burada , sırasıyla t=c noktasında , bilinmeyen fonksiyonların
z. mertebeden türevlerinin değerlerini gösterir, (p=0,1,...,k ;
i,j=1,2,3,...,s ;z=0,1,...,n ; n=0,1,...,N).
Genellikle (2.2.5) sistemi, verilen problemin çözümü için direkt olarak
kullanılmayabilir. Fakat bu temel bağıntıdır. Eğer başlangıç şartları olarak
38
![Page 12: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/12.jpg)
(m=1,2,3,...,s ; i=0,1,...,k-1) verilirse (2.2.5) bağıntısından bilinmeyen
katsayılar kolayca hesaplanır.
(2.2.1) sistemi ve (2.2.2) başlangıç koşullarından oluşan en genel problemin çözümü
için (2.2.5) sisteminin matris formu yazılırsa yazılırsa,
(2.2.6)
şeklinde elde edilir. (2.2.6) sistemindeki matrisler,
(2.2.7)
formundadır. (2.2.6) sistemindeki,
(2.2.8)
şeklindedir.
(2.2.8)’deki , (i,j=1,2,3,...,s ; n,m=0,1,...,N)’nin elemanları,
39
![Page 13: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/13.jpg)
(2.2.9)
40
![Page 14: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/14.jpg)
dür. (2.2.9) sisteminde <0 için
olup j<0 ve j>i için , (i,j, Z) dır.
O halde
n < m-k (n=0,1,...,N-(k+1) ; m=k+1,k+2,...,N) için
Şimdi (2.2.6) sistemini
WY=F (2.2.10)
gibi tek bir matris denklemine indirgeyelim. Buradaki Y ve F matrisleri
,
ve W matrisi
41
![Page 15: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/15.jpg)
(2.2.11)
şeklinde olup, bu matrisin içindeki (i,j=1,2,...,s) matrisleri aşağıdaki gibidir.
42
![Page 16: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/16.jpg)
(2.2.2) koşullarına karşılık gelen matris formları aşağıdaki gibi bulunurlar. (2.2.3)
ifadesi ve onun türevleri matris denklemlerine denktirler.
(2.2.12)
Buradaki (2.2.7)’de tanımlanmıştır. (2.2.12)’deki denklemler
kullanılarak (n=0,1,2,...,k-1) ifadeleri aşağıdaki gibi
yazılabilir.
Burada h=a-c ve k=b-c dir.
43
![Page 17: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/17.jpg)
(2.2.1) denkleminde (2.2.13) ifadelerini yerine koyup gerekli sadeleştirmeler
yapılırsa (2.2.2) denkleminde tanımlanan matris formları
, , ,..., (2.2.14)
olur. (2.2.14)’deki denklemleri daha açık bir şekilde yazarsak,
(2.2.15)
(2.2.16)
(2.2.17)
olur. Buradaki ’ler, (2.2.2) denklemindeki
(m=1,2,...,s ; i=0,1,...,k-1 ; j=0,1,...,N) ile (2.2.13) denklemindeki h ve k katsayılarına
bağlı sabitlerdir.
Sonuç olarak (2.2.10) matris denklemindeki matrislerinin son k
satırlarına sırasıyla (2.2.15)’deki (i=0,1,...,k-1) satır matrisleri tekrar
yerine konursa
, (2.2.18)
elde edilir.
(2.2.10) matris denklemindeki ve matrislerinde de son k satırlarına sırasıyla
(2.2.16)’daki ve (i=0,1,2,...,k-1) satır matrisleri yerine konursa,
44
![Page 18: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/18.jpg)
, (2.2.19)
elde edilir.
İşlemlere devam edersek, son olarak ve matrislerinde de son k satırlarına
sırasıyla (2.2.17)’deki ve (i=0,1,2,...,k-1) satır matrisleri yerine konulursa,
, (2.2.20)
elde edilir. Bu elde edilen (2.2.18), (2.2.19), (2.2.20)’deki matrisleri (2.2.10) nolu
matrisi denklemde yerine yazılırsa,
(2.2.21)
matris denklemi elde edilir. Bu matris denklem açık olarak
şeklinde yazılabilir. Eğer ise
(2.2.22)
olarak yazılabilir.
45
![Page 19: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/19.jpg)
Böylece (2.2.22) denklemi yardımı ile bilinmeyen , (i=1,2,...,s ; k=0,1,2,...,N)
katsayıları belirlenmiş olur. Bu değerler (2.2.3)’de yerine konulursa
, ( ; m= 1,2,...,s ; )
Taylor polinomları elde edilmiş ve böylece (2.2.1) diferansiyel denklem sisteminin
(2.2.2) koşulları altındaki (m=1,2,...,s) çözümü bulunmuş olur (Yalçınbaş, S. &
Demirbaş, M., 2001 s. 175-188).
3. BULGULAR
Örnek 3.1.1.
normal formdaki değişken katsayılı lineer diferansiyel denklem sistemi
koşulları ile göz önüne alınsın. Bu diferansiyel denklem sisteminin çözümü ilk olarak
c=0 ve N=4 için aşağıdaki gibi incelenebilir.
İlk olarak (2.2.11)’deki W matrisi (2.2.9) yardımıyla bulunur. Daha sonra (2.2.15) ve
(2.2.16) ’dan koşullarla ilgili ifadeler bulunup , satır matrisleri sırası ile W
matrisindeki matrislerinin son satırları silinip yerine yazılarak matrisi,
benzer şekilde matrislerinin son satırları silinip yerine
değerleri sırası ile yazılarak matrisi aşağıdaki gibi elde edilir.
46
![Page 20: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/20.jpg)
Burada olduğundan (2.2.22) denklemi, yani
denklemi ile katsayıları
olarak bulunur. Böylece bu katsayılar (2.2.3)’de yerine konularak problemin yaklaşık
çözümü
olarak elde edilir. Bu bulunan çözümlerin tam çözümle karşılaştırılması aşağıdaki
tabloda incelenmiştir.
Tam çözüm Tam çözüm Şimdiki metot:Taylor metodu
c=0, N=4
Şimdiki metot:Taylor metodu
c=0, N=4
0 -0.5 0.60653 1.60650 0.75264 1.60130
1 -0.4 0.67032 1.67030 0.80228 1.67130
2 -0.3 0.74082 1.74080 0.85907 1.74550
3 -0.2 0.81873 1.81870 0.92405 1.82500
4 -0.1 0.90484 1.90480 0.99828 1.91130
5 0 1.00000 2.00000 1.08280 2.00570
6 0.1 1.10520 2.10520 1.17870 2.10950
7 0.2 1.22140 2.22140 1.28690 2.22400
8 0.3 1.34990 2.34990 1.40860 2.35050
9 0.4 1.49180 2.49180 1.54470 2.49040
47
![Page 21: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/21.jpg)
10 0.5 1.64870 2.64870 1.69640 2.64490
Örnek 3.1.2.
normal formdaki lineer diferansiyel denklem sistemi
koşulları ile göz önüne alınsın. Lineer diferansiyel denklem sisteminin çözümü c=0
ve N=4 alarak aransın.
Burada
olup, ilk olarak (2.2.11)’deki W matrisini (2.2.9) yardımıyla bulunur. Daha sonra
(2.2.15), (2.2.16) ve (2.2.17)’dan koşullarla ilgili
ifadeleri elde edilir.
W matrisindeki matrislerinin son satırları silinip yerine
satır matrisleri sırası ile yazılarak matrisi, benzer şekilde de
matrislerinin son satırları silinip yerine değerleri
sırası ile yazılarak matrisi aşağıdaki gibi elde edilir.
48
![Page 22: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/22.jpg)
elde edilir.
Burada olduğundan (2.2.22) denklemi, yani
denklemi yardımı ile katsayıları
olarak bulunur. Böylece bu katsayılar (2.2.3)’de yerine konularak (2.2.23)
probleminin çözümü
olarak elde edilir. Bu analitik çözümdür.
Örnek 3.1.3.
49
![Page 23: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/23.jpg)
normal formdaki lineer diferansiyel denklem sistemini
koşulları göz önüne alınsın. Lineer diferansiyel denklem sisteminin çözümü c=0 ve
N=4 alarak aransın.
İlk olarak (2.2.11)’deki W matrisini (2.2.9) yardımıyla bulup, daha sonra (2.2.14),
(2.2.15) ve (2.2.16)’dan koşullarla ilgili
olarak bulunur.
W matrisinde değerleri sırası ile matrislerinin son
satırları silinip yerine yazılarak matrisi, benzer şekilde de
değerleri sırası ile matrislerinin son satırları
silinip yerine yazılarak matrisi
50
![Page 24: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/24.jpg)
formunda elde edilir.
Burada olduğundan (2.2.22) denklemi, yani
denklemleri yardımı ile katsayıları
olarak bulunur. Böylece bu katsayılar (2.2.3)’de yerine konularak (2.2.23)
probleminin çözümü
olarak elde edilir. Bu analitik çözümdür.
Örnek 3.1.4.
51
![Page 25: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/25.jpg)
ikinci mertebeden standart formdaki değişken katsayılı lineer diferansiyel denklem
sistemi
koşulları ile göz önüne alınsın. Lineer diferansiyel denklem sisteminin çözümü c=0
ve N=4 alarak aransın.
İlk olarak (2.2.11)’deki W matrisini (2.2.9) yardımıyla bulunur. Daha sonra (2.2.15),
(2.2.16) ve (2.2.17)’deki koşullarla ilgili ifadeler bulunup W matrisinde
matrislerinin son satırları silinip yerine
değerleri sırası ile yazılarak matrisini, benzer
şekilde de matrislerinin son satırları silinip yerine
değerleri sırası ile yazılarak
matrisi aşağıdaki gibi elde edilir.
Burada olduğundan (2.2.22) denklemi, yani
52
![Page 26: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/26.jpg)
denklemi yardımı ile katsayıları
olarak bulunur. Böylece bu katsayılar (2.2.3)’de yerine konularak (2.2.23)
probleminin çözümü
olarak elde edilir. Bu bulunan çözümlerin gerçek çözümle karşılaştırılması aşağıdaki
tabloda incelenmiştir.
Tam çözüm Tam çözüm Tam çözüm
Şimdiki metot:
Taylor metodu
c=0, N=4
Şimdiki metot:
Taylor metodu
c=0, N=4
Şimdiki metot:
Taylor metodu
c=0, N=4
0 -0.5 -0.53125 1.5625 0.46875 -0.50000 0.00000 0.50000
1 -0.4 -0.21024 0.40410 0.98976 -0.20000 0.40000 1.00000
2 -0.3 0.09757 0.80073 1.49760 0.10000 0.80000 1.50000
3 -0.2 0.39968 1.20010 1.99970 0.40000 1.20000 2.00000
4 -0.1 0.69999 1.60000 2.50000 0.70000 1.60000 2.50000
5 0 1.00000 2.00000 3.00000 1.00000 2.00000 3.00000
6 0.1 1.30000 2.40000 3.50000 1.30000 2.40000 3.50000
7 0.2 1.60030 2.80010 4.00030 1.60000 2.80000 4.00000
8 0.3 1.90240 3.20070 4.50240 1.90000 3.20000 4.50000
9 0.4 2.21020 3.60410 5.01020 2.20000 3.60000 5.00000
10 0.5 2.53130 4.01560 5.53130 2.50000 4.00000 5.50000
4. TARTIŞMA VE SONUÇ
Bu çalışmada ilk olarak, Fredholm ve Volterra integral denklemlerin yaklaşık
çözümlerini bulduran Taylor metodu incelenmiştir. Daha sonra bu Taylor metodu ile
53
![Page 27: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/27.jpg)
değişken katsayılı normal formdaki lineer diferansiyel denklem sistemleri ile yüksek
mertebeden değişken katsayılı standart formdaki lineer diferansiyel denklem
sistemlerinin yaklaşık çözümlerinin bulunabileceği gösterilmiştir.
Yöntem, verilen diferansiyel denklem sistemlerindeki denklemlerin her iki tarafının
n kez türevini almaya ve sonra sonuç denklemlerdeki bilinmeyen fonksiyonların
Taylor seri açılımlarının yerine konmasına dayalıdır.
Burada elde edilen lineer cebrik sistem uygun bir yerde kesilerek yaklaşık bir çözüm
bulunmaktadır.
Yöntemin geçerli olabilmesi için
formundaki değişken katsayılı lineer diferansiyel denklem sistemindeki ,
fonksiyonlarının aralığında n. mertebeden türevlerinin mevcut olması
gerekmektedir. Bu durum sağlandığında t=c ( ) noktası civarında
,
formunda N. dereceden Taylor polinomu bulunabilir. Aksi halde yöntem
kullanılamaz.
Çalışmanın son bölümünde, çeşitli değişken katsayılı lineer diferansiyel denklem
sistemlerinin çözülebildiği görülmüştür. Bu yöntemin ilginç bir özelliği son bölümde
yer alan örneklerden de anlaşılacağı üzere, çözüm fonksiyonlarının polinom olduğu
durumlarda N kesme sınırının yüksek dereceli polinom derecesi ya da daha büyük
değer alınarak analitik çözüme ulaşılmasıdır.
Bu yöntem, Volterra ve Fredholm integral denklem sistemlerine ve integro -
diferansiyel denklem sistemlerine de genişletilebilir.
Ayrıca kısmi diferansiyel ve diferansiyel-cebirsel denklem sistemler ve optimal
kontrol sistemlerinin de bu yöntem ile çözülebileceği düşünülmektedir.
54
![Page 28: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/28.jpg)
5. KAYNAKLAR
Abedzadeh, F. & Pak, R.Y.S.,1995. Horizontal translation and rocking rotation of
a rigid tubular foundation. Geotechnique, 45, 1, 83-94.
55
![Page 29: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/29.jpg)
Agarwal, R.S., Bhargava, R. & Balaji, A.V.S. 1990. Finite elementsolutions of
nonsteady three-dimensional micropolar fluid flow at astagnation-
point. Int. J. Engineering Sci., 28, 8, 851-857.
Aksoy, Y.,1983. İntegral Denklemler. Yıldız Üniversitesi Yayınları,
Cilt:1,Sayı:166.
Andres, J. & Krajc, B., 2000. Bounded solutions in a given set of differential
systems. Journal of Computional and Applied Mathematics, 113, 73-
82.
Bayın, S.Ş., 2000. Fen ve Mühendislik Bilimlerinde Matematik Yöntemler,
s.249-254.
Bloom, F., 1980. Asymptotic bounds for solutions to a system of damped
integrodifferential equations of elektromanyetic theory. Journal of
Mathematical Analysis and Applications, 73, 2, 524-542.
Bocher, M.,1913. An Introduction to the Study of Integral Equations,
New York.
Büyükaksoy, A. & Alkumru, A.,1995. Multiple diffraction of plane waves by a
soft/hard strip. Journal of Engineering Mathematics, 29, 2, 105-120.
El-Gendi, S.E., 1969. Chebyshev Solution of Differential, Integral and
Integro -Differential Equations, Comp. J., 12, 282-287.
Ezechias, J.,1998. Contribution to the calculation of thick arcs with respect to
shearing strain and extension of the centroid axis. Computers &
Structures, 29, 4, 645-656.
Greenspan, D.,1998. Dynamical simulation of the simplest hydrides. Computers
Math. Applic., 35, 10, 55-62.
Gürgöze, M.,1992. On some series occuring in the theory of vibrations. Int. J.
Math.Educ. Sci. Technol, 23, 3, 493-496.
Holmekar, K.,1993. Global asymtotic stability for a stationary solution of a
system of integro-differential equations describing the formation of
liver zones. SIAM Journal Math. Anal.,24, 1, 116-128.
Kaçar, A., Mamedov, Y.D.,1996. İnce Çubuğu Esneklik Probleminin İki
Yaklaşık Metodla Çözümü, Azerb.Ilm.Akad.-Nin Haber.
Sibernetika ,21-24, (109), 1-11.
56
![Page 30: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/30.jpg)
Kant, T., Varaiya, J. & Arora, H.C.P., 1990. Finite element transient
analysis of composite and sandwich plates based on a refined theory
and implicit time integration schemes. Computers & Structures, 36, 3,
401-420.
Kanwall, R.P., Liu, K.C.,1989. A Taylor Expansion Approach for Solving
Integral Equtations, Int. J. Math. Educ. Sci. Technol., 20, (3), 411-414.
Kopeikin, I.D. & Shishkin, V.P.,1984. Integral form of the general solution of
equations of steady-state thermoelasticity. Journal of Applied
Mathematics and Mechanics (PMM U.S.S.R.), 48, 1, 117-119.
Nas, Ş.,Yalçınbaş, S.,Sezer, M., 2000. A Taylor Polynomial Approach for
Solving High-Order Linear Fredholm Integro-Differential Equations,
Int. J. Math. Educ. Scı. Technol., Vol.31, No.2, 213-225.
Pesterev, A.V. & Bergman, L.A., 1997. Response of elastic continuum carrying
moving linear oscillator. Journal of Engineering Mechanics, 123, 8,
878-7.
Pucci, P.,Serrin, J.,1995. Asymptotic stability for ordinary differential
systems with time-dependent restoring potentials. Arch. Rational
Mech. Anal., 132, 3, 207-232.
Rzepecki, B., 1982. On the existence of solutations of infinite systems of
differential and integral-differential equations. Demonstratio
Mathematica, 15, 4, 1087-1099.
Sezer, M., 1992. The Solutions of Certain Classes of Ferdholm Integral
Equations by Means of Taylor Series, Uludağ Üniversitesi Eğitim
Fakülteleri Dergisi, Cilt:VII, Sayı:2, 17-24.
Sezer, M., 1994. Taylor Polynomial Solutation of Volterra Integral
Equations, Int. J. Math. Educ. Sci. Technol.,25, (5), 625-633.
Sezer, M., 1996. A Method for The Approximate Solutation of The Second-
Order Linear Differential Equations in Terms of Taylor Polynomials,
Int.J.Math.Educ.Sci.Technol., 27, (6), 821-834.
Yalçınbaş, S., Sezer, M., 2000. The Approximate Solutions of High-Order Linear
Volterra- Fredholm Integro-Differential Equations in Terms of Taylor
Polynomials, Applied Mathematics and Computation, 112, 291-308.
57
![Page 31: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/31.jpg)
Yalçınbaş, S., Demirbaş, M., 2001. The Approximate Solutions of High-Order
Linear Differential Equation sytems with variable coefficients in
Terms of Taylor Polynomials, Tools For Mathematical Modelling,
Saint Petersburg, Rusya, 8, 175-188.
Yue, Z.Q. & Selvadurai, A.P.S., 1995. Contac problem for saturated
poroelastic solid. Journal of Engineering Mechanics, 121, 4, 502-512.
Zimmerman, W.R., 1996. Time domain solutations to partial differential equations
using spice. IEEE Transactions on Education, 39 , 4, 563-11.
ÖZGEÇMİŞ
Adı Soyadı :Mehmet DEMİRBAŞ
Doğum Yeri :Eğirdir
Doğum Yılı :1974
Medeni Hali :Bekar
58
![Page 32: Taylor Serisi Yardımıyla Yaklaşık Çözüm](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081412/54507bbfaf7959f7088b4a7c/html5/thumbnails/32.jpg)
Eğitim ve Akademik Durumu:
Lise 1989-1992 Isparta Şehit Ali İhsan Kalmaz Lisesi (ŞAİK Lisesi)
Lisans 1993-1997 Isparta Süleyman Demirel Üniversitesi
Yabancı Dil :İngilizce
İşşİş Deneyimi:
1998-1999 Denizli-Acıpayam-Kelekçi Atatürk İlköğretim Okulu
Matematik Öğretmeni
1999-2000 Isparta Sütçüler Lisesi Matematik Öğretmeni
2000- ... Isparta Gelendost Şehit Erhan Çakmak İlköğretim Okulu
Matematik Öğretmeni
59