3体問題

日常の数学・物理    ーー それでも地球はまわっている



ルンゲ=クッタ(n階の微分方程式)


① 『ルンゲクッタは一階の微分方程式にしか適用できない』 (言換えると)⇒ 『ルンゲクッタは一階の連立微分方程式には適用できる

② 『n階の微分方程式は式は増えるが一階の連立微分方程式に書き変えることができる

ゆえにすべての微分方程式はルンゲクッタを適用(応用?)できる。・・・ほぼすべて。(不連続点だらけ等は除く)

——— ②項の例  2階の微分方程式の例 ——-

d/dt(dx/dt) = -2x - 3

     ↓  同値の連立方程式に書換え (※の変数で   = dx/dt と置く)

  d/dt = -2x - 3

   dx/dt = 

 

これで、1階の連立微分方程式に書き換えができた。 階数が増えても原理は同じ。(yだのzだの変数が増えてもやはり同じ)
もっと別の文字か添え字を使えばよい。    ・・・単純だけど習いたてのとき、これに気づかなかった。

 

-3階の場合も書いておく 3階の微分方程式の例 - 

d/dt(d/dt(dx/dt)) = -7d/dt(dx/dt) - dx/dt -5x - 3    ・・・(※注)

     ↓  同値の連立方程式に書換え (※の変数NKで N = d/dt(dx/dt)  K =dx/dt と置く)

   d/dt(N) = -7N - K -5x - 3

   d/dt(K)  = N

    dx/dt  = K

となる。 ・・ 『1階』(=微分1回)の式になりました。

 

(※注) d/dt(d/dt(dx/dt)) + 7d/dt(dx/dt) + dx/dt +5x + 3 = 0 と同じ(移項しただけ)