Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Тема 5. ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ.pdf
Скачиваний:
89
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
700.25 Кб
Скачать

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»

(СПбГМТУ)

Кафедра математики

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Тема 5. ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

Санкт-Петербург

2006

Составитель – Леора С.Н.

При подготовке материала были использованы результаты курсовых работ по дифференциальным уравнениям студентов группы 72МА2.

Редакторы – Евграфова И.В., Фишкина И.Н.

Данный типовой расчет содержит задачи по теме «Обыкновенные дифференциальные уравнения».

Справочный материал

Процесс нахождения решения обыкновенного дифференциального уравнения называется интегрированием и требует умения вычислять интегралы.

В связи с этим ниже приводятся первообразные для основных неопределенных интегралов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.

x

n

dx =

xn+1

 

+C , где n ≠ −1

 

(1)

 

n

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

= ln | x | +C

 

(2)

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a x

 

=

a

x

+C

 

(3)

 

 

 

 

 

ln a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ex dx = ex +C

 

(4)

 

 

 

sin xdx = −cos x +C

 

(5)

 

 

 

cos xdx = sin x +C

 

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

dx

 

 

 

= tg x +C

 

 

 

 

 

 

 

(7)

 

 

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

= −ctg x +C

 

 

 

(8)

 

 

2

x

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

= arcsin x +C = −arccos x +C

(9)

 

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

= arctg x +C = −arcctg x +C

(10)

1

+ x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

(11)

 

 

a2 x2

= arcsin a +C

 

 

 

dx

 

 

=

1 arctg

 

 

x

+C

(12)

 

a

2

2

 

 

 

 

 

 

 

+ x

 

 

 

a

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

=

1

 

ln

 

x a

 

+C

(13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

2

2a

x + a

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

(14)

 

 

x2 + a = ln x +

 

 

x

 

 

+ a +C

 

tg xdx = −ln

 

cos x

 

+C

(15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

ctg xdx = ln

 

sin x

 

 

+C

 

 

 

 

(16)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sh xdx = ch x +C

 

 

 

 

 

(17)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ch xdx = sh x +C

 

 

 

 

 

(18)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

dx = th x +C

 

 

 

 

 

(19)

 

 

ch 2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

= −cth x +C

 

 

 

 

 

(20)

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sh

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1

 

 

Найти

общий

 

интеграл

дифференциального

уравнения.

(Ответ представить в виде ψ(x, y)= C ).

 

 

(1 + y2 )xdx + (1 + x2 )ydy = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Справочный материал

 

 

Уравнение

вида

M1 (x)N1 (y)dx + M 2 (x)N2 (y)dy = 0

называется уравнением с разделяющимися переменными.

Для нахождения общего интеграла уравнения

ψ(x, y)= C

необходимо

его

представить

в виде M (x)dx + N(y)dy = 0 .

Разделив уравнение на множитель M 2 (y)N1 (x), получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M (x)

 

N

(y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

dx

+

 

2

dy = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N1 (x)

M

2 (y)

 

 

Проинтегрируем это равенство:

4