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ÉLIMINATION DE FONCT. INCONNUES. ENTRE PLUSIEURS ÉQUAT. DONNÉES. 19a.
379. — Équation différentielle d’ordre supérieur propre à chacune des
fonctions que définissent des équations simultanées du premier ordre :
intégration du système, de proche en proche, par l’emploi de la série
de Taylor.
Si une équation différentielle d’ordre n peut être remplacée par n
équations du premier ordre, à l’inverse, un système de n équations
du premier ordre, comme, par exemple, le système (i) [p. 189],
conduit, par l élimination de n — 1 des fonctions inconnues, à une
équation différentielle d’ordre n entre la variable indépendante x
et la fonction inconnue restante.
Pour le démontrer, observons d’abord que les équations proposées
(i) permettent d’obtenir, en fonction des valeurs actuelles de x, y,
z, u, . . ., non seulement les dérivées premières de y, z, 11, . . ., mais
encore leurs dérivées d’un ordre quelconque. En effet, la différentia
tion de la première (1), par exemple, donnera
„ df!
y = dï-
, df
-dï^
- Î f l
dz
df, , .
-1— —7— u —!—
au
§•1-8
11
df \ f .
dy 1 ‘
d f\ .
' dz 7 2
. df ^
du ^ i
('4)
expression de y", qui est, comme y', une fonction connue de x, y,
z, u, . .., et qui servira elle-même de point de départ pour obtenir
successivement y'", y IV , ....
Si donc on évalue, par exemple, y', y", y'", . . ., y(») en fonction de
x, y, z, u, ..., on aura, entre ces dérivées et x, y, z, u, ..., des
relations au nombre de n ; et il suffira de les combiner de manière à
en éliminer les n — i variables z, u, ..., pour obtenir finalement
une équation entre x, y, y', y", . . ., c’est-à-dire une équation
du /¿ ième ordre en y. L’intégration de cette équation fera connaître
séparément j, du moins entre certaines limites, en fonction de x et
des valeurs initiales, y 0 , y' 0 , y" 0 , ...,y ( 0 n ~ 1> , tant de la quanti té y que de
ses n — 1 premières dérivées y', y", ..., y< n ~ 1 ), dérivées évaluables
d’ailleurs, pour x = x 0 , en fonction des vraies constantes arbitraires
y 0 , z0, u 0 , ... de la question, grâce aux formules, comme y'—f et
comme (i4), de ces dérivées dey.
On remarquera que les expressions dey, z, u, . . ., ou plutôt leurs
accroissements successifs pour de petits accroissements h de x, pour
ront généralement se calculer de proche en proche par la série de
Taylor, à un degré aussi élevé qu’on voudra d’approximation, en