Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Математика. Дифференциальные уравнения. Лекция.doc
Скачиваний:
64
Добавлен:
22.06.2014
Размер:
659.97 Кб
Скачать
  1. Метод Лагранжа (метод вариации постоянной).

Решение уравнения у+Р(x)у=Q(x) ищется в следующей последовательности:

Составим вспомогательное ЛОДУ−I у+Р(x)у=0 и решим его как уравнение с разделяющимися переменными. То есть получим, что у=f(x)+C, где С=const – общее решение вспомогательного уравнения.

Теперь будем искать общее решение заданного уравнения в виде у=f(x)+C(х), где С(х) – некоторая теперь функция от х.

Найдём производную полученного выражения у и подставим у и у в заданное уравнение из которого выразим неизвестную функцию С(х) (заметим, что при данной подстановки два слагаемых в уравнении обязательно взаимно уничтожатся).

Подставим найденную функцию С(х) в общее решение заданного уравнения.

  1. Найти общее решение дифференциального уравнения первого порядка:

yctgx+y=2

Метод Бернулли.

Итак, решение данного уравнения можно записать в виде y=uv, где u, v – неизвестные функции от х, тогда y′=uv+uv′.

Подставим полученные у и у′ в исходное уравнение:

(uv+uv)ctgx+uv=2;

u′vctgx +uv′ctgx+uv=2;

Сгруппируем слагаемые, содержащие функцию u, которую вынесем за скобки:

* u′vctgx+u(v′ctgx+v)=2.

Сделаем следующее предположение, пусть vctgx+v=0 (то есть примем выражение в скобках равным нулю).

Итак, если vctgx+v=0, то

  • Получили уравнение с разделяющимися переменными:

  • Подставим в уравнение * вместо vctgx+vзначение 0, а вместо функции v, её найденное значение:

u′·cosx·ctgx+u·0=2  u′·cosx·ctgx =2 

Итак, y=uv, где найдены

у=2+Ccosx, где С=const – общее решение уравнения.

y′=y/х+2х2

Метод Бернулли.

  1. Найти общее решение дифференциального уравнения первого порядка:

Метод Лагранжа.

  • Составим вспомогательное уравнение:

- это уравнение с разделяющимися переменными, итак,

,где С=const - общее решение вспомогательного уравнения.

  • Ищем теперь общее решение заданного уравнения в виде: , где С(х)- некоторая функция от х.

.

Подставим полученные выражения в заданное уравнение и найдём С(х):

, где C*=const,

- общее решение уравнения.

, у0=0, х0=0

Метод Лагранжа.

у=sinx+C*cosx - общее решение;

у=sinx - частное решение (решение задачи Коши).

Случаи понижения порядка

Иногда ДУ II или более высокого порядков допускает понижение порядка. Рассмотрим два случая:

Случай I: уравнение не содержит у.

Тогда в качестве неизвестной функции берётся величина у, а за аргумент принимаем х. При этом производные второго и высших порядков преобразуем по формулам: