Студопедия — Тема 10. Дифференциальные уравнения
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Тема 10. Дифференциальные уравнения






[2] гл. XXII § 1—13; [3] № 2058, 2067, 2094, 2102, 2165, 2186,2213,2215,

Разберите решение задач 12, 13 данного пособия.

Задача 12. Решить уравнениеу'—уtgх =-у2соз х.

Решение. Данное уравнение является уравнением Бернулли. Для его решения (как и для линейного уравнения) ис­комую функцию у представим в виде произведения двух дру­гих функций:и=и(х) и = (x), то есть введем подстановку у=и* . Тогдау'=и' ' и данное уравнение примет вид:

и' + и '- и tg х= - .

или

(и'-иtgх)+и '=- . (1)

Выберем функцию и так, чтобы

и'-иtgх=0. (2)

При подобном выборе функции и уравнение (1) примет вид

и '=- или '=- . (3)

Решая (2) как уравнение с разделяющимися переменными, имеем:

, , In и = - In cos х, и=- .

Здесь произвольная постоянная С=0. Подставляя найденное значение и в уравнение (3), имеем:

, , , .

Тогда у=и* = - общее решение данного уравнения.

 

Задача 13. Найти частное решение уравненияу"+4у=4sin2х-8cos2х, удовлетворяющее начальным условиям у(0)=0, у' (0) =0.

Решение. Общее решение у данного уравнения равно сумме общего решения у однородного уравнения и какого-либо частного решения у данного уравнения, то есть

у= у + .

Для нахожденияу составим характеристиче­ское уравнение R +4=0, имеющее комплексные корни.

R =2i и R =-2i. В этом случае общее решение однородного уравнения ищем в виде

у = е cos х+С sin ), (4)

где — комплексные корни характеристического уравне­ния. Подставив в (4) =0, = 2, имеем:

у =C cos2х+С sin2х.

Для нахождения частного решения неоднородного диф­ференциального уравнения воспользуемся следующей тео­ ремой: если правая часть неоднородного уравнения есть функция f(х)= е (аcos х+bsin ) и числа не явля­ются корнями характеристического уравнения, то существует частное решение

= е (Аcos х+Вsin ). Если же числа являются корнями характеристического уравнения, то существует частное решение

= хе (Аcos х+Вsin ).

Применяя эту теорему при , , имеем:

= х (Аcos2х+Вsin2х).

 

Дважды дифференцируя последнее равенство, находим =(4В-4Ах)cos2х+(-4А-4Вх)sin2х.

Подставив в данное уравнение и получим:

4 В соз2х—4 А sin2х=4sin2х-8соз2х,

откудаА =-1, В = —2.

Следовательно, =-х(cos2х+2sin2х) и у= C cos2х+С sin2х-х(cos2х+2sin2х).

Найдем у':

у'=-2 sin2х+2С cos2х- cos2х-2 sin2х-х(-2 sin2х+4 cos2х).

Используя начальные условия, получим систему

, откуда C =0, С = .

 

Следовательно,

у= sin2х-х(cos2х+2sin2х) - есть искомое частное решение данного дифференциального уравнения.

 

Вопросы для самопроверки

12. Что называется дифференциальным уравнением?

13. Что называется общим решением дифференциального уравнения? частным решением?

14. Каков геометрический смысл частного решения диф­ференциального уравнения первого порядка?

15. Приведите примеры дифференциальных уравнений с разделяющимися переменными.

16. Какое дифференциальное уравнение первого порядка называется линейным? уравнением Бернулли? Укажите спо­соб их решения.

17. Какое уравнение называется линейным дифференци­альным уравнением второго порядка?

18. Какое уравнение называется характеристическим для однородного дифференциального уравнения второго порядка?

19. Какой вид имеет общее решение однородного диффе­ренциального уравнения второго порядка в зависимости от дискриминанта характеристического уравнения?

20. Как найти общее решение неоднородного дифферен­циального уравнения второго порядка с постоянными коэф­фициентами?

21. Какой вид имеет частное решение неоднородного диф­ференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами, если его правая часть есть многочлен? по­казательная функция? тригонометрическая функция?







Дата добавления: 2015-08-17; просмотров: 485. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Влияние первой русской революции 1905-1907 гг. на Казахстан. Революция в России (1905-1907 гг.), дала первый толчок политическому пробуждению трудящихся Казахстана, развитию национально-освободительного рабочего движения против гнета. В Казахстане, находившемся далеко от политических центров Российской империи...

Виды сухожильных швов После выделения культи сухожилия и эвакуации гематомы приступают к восстановлению целостности сухожилия...

КОНСТРУКЦИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНА Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колес. Согласно ГОСТ 4835-2006* устанавливаются типы колесных пар для грузовых вагонов с осями РУ1Ш и РВ2Ш и колесами диаметром по кругу катания 957 мм. Номинальный диаметр колеса – 950 мм...

Тема: Составление цепи питания Цель: расширить знания о биотических факторах среды. Оборудование:гербарные растения...

В эволюции растений и животных. Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений. Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, птиц, пресмыкающихся, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты паразитических червей, мох, хвощ, папоротник...

Типовые примеры и методы их решения. Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно. Какова должна быть годовая номинальная процентная ставка...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия