Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабораторная работа 13.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
23.09.2019
Размер:
943.1 Кб
Скачать

II. Примеры решения заданий практической части.

  1. Найти общее решение дифференциального уравнения.

1. .

Решение. Уравнение является уравнением с разделяющимися переменными (4). Преобразуем данное уравнение: ; ; или .

Проинтегрируем обе части полученного равенства: ;

;

;

; . Выразим из последнего равенства у явно: ; ; .

Ответ: .

2. .

Решение. Выразим в данном уравнении : ; . Проверим, является ли функция однородной нулевого порядка.

, следовательно, f(x,y) – однородная функция нулевого порядка. Поэтому уравнение или является однородным дифференциальным уравнением первого порядка (5). Решим полученное уравнение с помощью замены y=kx.

y=kx, где к=к(х), тогда у=кх+к, получаем:

; ; ; ; ; ; .

Последнее уравнение является уравнением с разделяющимися переменными. «Разделяем» переменные: . Проинтегрируем обе части полученного равенства: .

;

;

. Преобразуем полученное равенство: ; ; .

Вернемся к переменным х и у: , ; ; .

Ответ: .

3. .

Решение. Преобразуем данное уравнение, для того чтобы определить его тип.

; ; .

Полученное уравнение является уравнением Бернулли (7), решать которое будем методом произведения.

  1. Пусть у=u(x)v(x), тогда у=u(x)v(x)+ u (x)v(x), получаем

, сгруппируем второе и третье слагаемое левой части и общий множитель u вынесем за скобку . (*)

  1. Найдем функцию v(x) из условия ; ; ; . Проинтегрируем обе части последнего равенства: ; (постоянную интегрирования считаем равной 0: С=0), откуда .

  2. Полученное выражение для v подставляем в равенство (*), учитывая, что : ; ; .

Последнее уравнение является уравнением с разделяющимися переменными: ; . Проинтегрируем обе части последнего равенства: ;

;

Воспользуемся методом интегрирования «по частям»:

;

, откуда находим

; .

  1. Таким образом, или .

Ответ: .

4. .

Решение. Проверим, является ли данное дифференциальное уравнение уравнением в полных дифференциалах. Для этого обозначим , . Проверим, выполняется ли условие .

, , очевидно, что , следовательно, данное уравнение является уравнением в полных дифференциалах.

Тогда его общее решение можно найти по формуле

, где .

Таким образом, .

Ответ: .

  1. Найти частное решение дифференциального уравнения .

Решение.

Преобразуем уравнение, чтобы определить его тип: ; ; ; ; ; .

Полученное уравнение является линейным дифференциальным уравнением первого порядка (6), решать которое можно двумя способами: методом Лагранжа (вариации произвольной постоянной) или методом произведения. Рассмотрим оба метода.

  1. Метод Лагранжа.

  1. Запишем и найдем общее решение линейного однородного дифференциального уравнения, соответствующего данному: .

; ; ; ; ; ; ; .

  1. Общее решение данного линейного дифференциального уравнения будем искать в виде , считая С=С(х).

Так как функция является решением уравнения, то при подстановке ее, а также ее производной в уравнение получим верное равенство.

; ;

; ; ; ; ; ; ; .

  1. Запишем общее решение данного линейного дифференциального уравнения: .