- •Дифференциальные уравнения первого порядка
- •Уравнения с разделяющимися переменными
- •Однородное ду I порядка (оду I)
- •Решение:
- •Линейное ду−I порядка (лду−I)
- •Метод Бернулли.
- •Метод Лагранжа (метод вариации постоянной).
- •Случаи понижения порядка
- •Решение:
- •Решение:
- •Решение:
- •Уравнения Бернулли
- •Решение:
- •Уравнение в полных дифференциалах.
- •Решение:
- •Лнду−II с постоянными коэффициентами.
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.
Найти общее решение дифференциального уравнения первого порядка:
y′ctgx+y=2 Метод Бернулли. Итак, решение данного уравнения можно записать в виде y=uv, где u, v – неизвестные функции от х, тогда y′=u′v+uv′. Подставим полученные у и у′ в исходное уравнение: (u′v+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 v′ctgx+v=0 (то есть примем выражение в скобках равным нулю). Итак, если v′ctgx+v=0, то
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.
|
Найти общее решение дифференциального уравнения первого порядка:
Метод Лагранжа.
- это уравнение с разделяющимися переменными, итак, ,где С=const - общее решение вспомогательного уравнения.
. 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: