- •РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
- •Составитель – Леора С.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.
- •Задача 1
- •Справочный материал
- •Решение задачи 1
- •Вариант №6.
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