Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекции матмод

.pdf
Скачиваний:
77
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
1.82 Mб
Скачать

L0

G4

4

1

 

2

L4

 

 

 

 

C4

G3

G2

3

2

1

 

2

L2

 

 

 

 

C3

C2

 

 

 

*

(t)

 

I

 

1

 

 

 

 

G1

C1

 

 

5

 

. 34. &

!! . < m1 -

m

d 1

k k

 

 

 

 

 

1

u

u

 

2

u

u

P:(t) 0 ,

 

 

 

 

 

1 d t 1 1

2

1

 

2

1/ c

1

3

1/ c

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

 

 

ui mi, i 1, 2, 3, 4 . $% , 1 $ . -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, C1 , — ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G1

G2 , —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/2

, % -

, % L0

L2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

(t) .

— , $ I

< m2 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

d 2

k

 

 

 

 

 

2

u

u 0.

 

 

 

 

 

 

2 d t

2

 

2

 

1

1/ c

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

$ , 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

% -

C2

, G2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L2 /2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 $ . < ,

m3 m4 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

d 3

k

 

 

k

 

 

 

 

 

 

1

 

u

u

 

2

u

u 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 d t

3

 

3

 

4

 

3

 

 

4

1/ c

3

1

1/ c

3

 

4

 

 

 

 

 

 

d 4

 

 

 

 

 

 

 

0

2

 

4

 

 

 

 

 

 

m

 

k

 

 

 

 

 

 

u

u 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

d t

 

 

 

4

 

4

 

3

 

1/ c

4

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

$.

71

4.3.# ' & , #

'% ( oscillo — ) -, % -% .

, , . 9 " , , -" $ .

^ % ,1 m, 2 $ 3 ( ) c ( . 35). 9 , -t.

. 35. : 1 — ; 2 — ; 3

 

' ? %

 

m

d

cu k*@ S P: (t) ,

(46)

 

 

d t

 

m — ; — ;— ; u — , -" ; k*@ — $""; S — $ ; P: (t) — % .

A , (t) u(t), % (46) 2<A

 

 

 

 

 

 

 

 

d

2 u

 

 

 

 

 

d u

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

k

TP

S

 

 

 

 

cu P

(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d t2

d t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

2 u

2h

d u

 

?

2

u

 

 

P:(t)

?

2

,

 

 

 

 

(47)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d t2

d t

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

k*@ S

D 0, ?2

 

c

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2m

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' 2<A -

# .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P: (t) E 0

@ "" (47)

0 h ? . # u(0) u0 , (0) 0 , 2<A %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

0

hu

0

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t) e

 

u0 cos

?

 

h

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

?

 

h

 

t ,

(48)

 

 

 

 

 

 

 

?

2

h

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t) A1 e h t cos ?1 t )1 ,

?1 ? 2 h2 .

72

, $ /?1 , ,, 2$ /?1 " u(t) -( ),( . 36).

. 36.

9 -) . C % ,% -

 

u(t )

 

 

A e ht1

 

 

2$ h /?

 

1

 

 

1

 

 

e

1 .

u(t

2$

/? )

A e h

t1 2$

/?1

1

 

1

 

1

 

 

 

 

? " $ "$ " (decrementum — % , ). & -.

* , (48) , -% .

# , ,h 0 , 2<A

 

 

d 2 u

 

? 2 u 0

(49)

 

 

d t2

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

u(t) u0 cos?t

0

 

sin?t Acos ? t ) ,

 

 

 

 

 

 

?

 

 

 

A — ; ? " ( )

 

$ ,

 

T 2$ /?

; ) $)

. 2 ,

, / , f 2$? (F ).

% 2<A "

, -

" . ? "2<A (49) " " .

1 , , , -, -T1 2$ /?1 " u(t). $ T1

# ) + , ?1 " -, — .

73

@ $ ( . 35).(49)

 

d

 

 

 

 

d

 

d d u

 

d

 

m

d u

cu m

cu m

cu m

cu .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d t

d u d t

d u

 

d t

d t

 

 

 

 

* (49) d m 2 / 2 d cu2 / 2 0 . $ -, ,

 

2

u2

2

u2

m

c

 

9 m

0 c

0

W ,

2

2

 

2

 

2

 

. . $ W , $ 9 $ , ,. , $ , -( conservo — ).

@ 2<A (47) P: (t) E 0 ?

u(0) u0 , (0) 0

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

0

hu

0

 

 

2

 

 

 

h t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t) e

 

u0 ch

h

 

?

 

t

 

 

 

 

 

sh

h

 

?

 

 

 

 

h

2

?

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

hu

0

 

u(t) u0 e

 

h t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

u0 b

 

thbt chbt ,

 

 

 

 

 

 

 

h . & -

2 t

(50)

b

h2 ? 2 . 2 -

. # t D 0 1 0 h u0 thbt 5 0, u(t)

u0.

 

0 thbt 1

 

 

u0 b

 

 

 

 

*

 

t D 0,

 

u(t)

u0

 

 

0 /u0 h b 5 0. #

$

 

 

0 /u0

5 0,

 

( % . 37), 0 /u0

0 (%

. 37). '

-

(% . 37).

 

 

 

 

 

. 37. : 1 — - ; 2 — ; 3

 

 

 

0 hu0

 

 

# ? h , %

 

ht

 

 

u(t) u0 e

1

 

t

""

u0

 

 

 

 

 

 

(50) b 1 0. &

. @ -? h . 2 , -? 8 h . & -.

74

' % 2<A (47), % P: (t) E 0,

P: (t) E P const ,

u0

" u(t) u

P / c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

%

 

 

 

P: (t) Pcos pt (47)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d 2 u

2h

d u

? 2 u u

?2 cos pt .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d t2

 

d t

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& 2<A %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u: (t) A( p)cos pt , ( p) ,

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A( p) u

1 p2

/?2

 

 

 

 

2h p /?2

 

 

, ,

( p) arctg

 

2h p

 

. M

u( )t -

 

 

 

 

 

? p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

% # #

 

-

% .

4 %p,

p0 ? 2 2h2 .

U p p0 ), p0

).

<

D ? , 2h

. L % , % $ , $,.

' #% % -. ' $# , -% .

A h 5 0 % -# , -. $ , ,, % -.

- , , -" .

75

4.4. ! + + +

< !! $. ' $, .

+ # n -q1, q2 , ..., qn , . -q1, q2 , ..., qn t + # -

. ' , -. *). A , $ , -). < " t -) #.

( 1. @ m - , z f x, y ( . 38).

z = f(x, y)

R r

P

. 38. !

x, y, z. ? ,

z f x, y 0.

1 . & +,. ' +. ', . . .

# - , ", — ". ' 1 , , .

,$ . & ), ( % )— #. # , .

1

r x i y j z k

" t, x , y , z

; i , j , k

$ . 2 , A R -r , . .

A R r 0 .

, .

76

L ,, 1. 2 , -: x y.

# n, -n G 2

 

d

 

L

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

,

j 1, 2, ..., n ,

 

 

 

 

 

 

 

qj

 

 

qj

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

qj — ;

 

L 9 — (" G-

); 9 — $ - .

' + #. ' ,$ . < $ # , -,

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A Fi

ri ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

N — ; Fi

— , -

 

 

 

 

 

 

— $ . * $

i- ; ri

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

n

r

 

n

 

N

 

r

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A Fi

 

 

i

 

 

 

 

 

i

 

Qj qj ,

(51)

 

qj

qj

Fi

 

qj

i 1

 

 

j 1

 

j 1

i 1

 

qj

j 1

 

 

 

 

 

 

, q2 , ..., qn , t

— - i-

n — ; ri q1

" t; q1, q2 , ..., qn

( ); Qj — , -qj, j 1, 2, ..., n . *

N

 

 

r

Qj Fi

 

i

,

 

i 1

 

 

qj

j 1, 2, ..., n .

< Qk , qk 4 0 , -, A Qk qk . ,

Q

 

A

,

 

k

 

qk

 

 

 

1 k n .

1 L -. < , ,, . #$ , % , -, .

2 A G "E " G G (1736–1813) “4-” (1788).

77

# # #3,

Q&j

 

 

, j 1, 2, ..., n .

 

 

 

qj

A , $ ,G

d

 

9

 

 

9

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

j

,

j 1, 2, ..., n .

 

 

 

 

 

 

qj

 

 

qj

 

qj

 

 

 

d t

 

 

 

 

 

 

 

? Q7j , j 1, 2, ..., n . *G

d

 

L

 

L

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

j

,

j 1, 2, ..., n .

(52)

 

 

 

 

 

 

 

 

qj

 

 

 

 

dt

qj

 

 

 

 

 

 

&

d

9

 

 

9

 

 

 

7

 

&

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

j

Q

j

Q

j

Q

j

, j 1, 2, ..., n ,

 

 

 

 

 

 

qj

 

 

qj

 

qj

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qj — , qj.

( 2. , -H . ' % -. & , . @ " . 39.

 

 

 

 

M

q1

 

F

 

 

 

 

 

q2

 

 

D

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

O

 

xB xD

x

 

. 39. " ( )

: q1 q2, q1 C; q2 — , C.

# q1 0 q2 5 0, -

M c2 q2 ,

3 , $ -% $ ( -). # , ,, . 9 , ,.

78

c2 — $"" , -

, C.

 

 

# q1 5 0 q2 0 , R ,

B,

 

 

R c1 q1 ,

c1 — $"" , . L B -, . .$ .

' q1 5 0 q2 5 0

R c1 q1 c1xB 'tg q2 tg ( c1 q1 xBq2 ,q2 .

% % $ " :

9 m

q12

J

q22

,

 

R2

 

M 2

c

q1 xBq2 2

c

 

q22

,

(53)

2

2

 

 

2c

 

2c

2

1

2

 

2 2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m — , J — , -C .

@ - , , , q2$ / , D% . $

q2, . . F G q2 , G const — $""

, , , -

, % , " .

 

 

-

, F , . .

,

q1 0

q2 0 , , q1 q1 5 0 q2 q2 5 0 .

< , q1 , -

q2 , $ F 0 F . ?

$ $ % A* 5 0 .

 

# ,

 

q2 F A* , -

 

 

 

const 5 0 , %

q1 5 0 F , F G q2

 

A* G q

 

 

q 5 0 . , F — ,

 

2

1

 

.

 

1 % F q1 q2 -q1 q2 . 2 " (51)

A Q17 q1 Q27 q2 F q1 xD F q2 .

* :

Q17 F G q2 Q27 xD F xD Gq2 .

+ (52) (53), 2<A

m q1 c1 q1 xB q2 G q2;

 

 

 

J q

x

B

c q x

B

q

2

c

q

x

D

G q .

 

2

 

1 1

 

 

2 2

 

2

79

2 2<A $"" :

q1 a11 q1 a12 q2 0;

q2 a21 q1 a22 q2 0,

a11 c1 m , a12 c1 xB G m , a21 xB c1 J , a22 c1 xB2 c2 xD G J .

< % $ -2<A $ .

? % 2<A q1 A1e*t q2 A2 e*t .

$ 2<A G4A

 

(*2

a11)A1 a12 A2 0,

 

 

A1 (*2 a22 )A2 0.

a21

+ $"" $ -

(*2 a11)(*2 a22 ) a12 a21 0

*4 (a11 a22 )*2 a11a22 a12 a21 0 .

2 , . *

*2 F 2 , .

a11 a22 2 , , a11a22 a12 a21 .

< , , 0 , , 0 , 0 , 2 ,2 , , 5 0 .

# , 0 , * -% 2<A G .

# , 0 , , . . , .

' $ % , G , . ? , -. & ".

# 0 , 2 , *2 0 . & , -% , , . . - .

# 2 , , *2 , , -. , -, . . % G . ' $ . & -)"- " $ 4 ( flutter — , - ).

4 + - " 30XX . ! $ " %.

80