Терёхина, Фикс - Высшая математика
.pdfwIDNO, ^TO WTORAQ FUNKCIQ WKL@^AET W SEBQ PERWU@, PO\TOMU FUNK- |
||||||
x2 |
|
y2 |
+ tgy ; y: |
|
|
|
CIQ U(x y) = 2 |
e |
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
y2 |
+ tgy ; y = C: |
|
oB]IJ INTEGRAL URAWNENIQ U(x y) = C , ILI |
2 |
e |
sDELAEM PROWERKU. nAJDEM PROIZWODNYE OT POLU^ENNOJ FUNKCII PO x I PO y I SRAWNIM \TI PROIZWODNYE S FUNKCIQMI P (x y) I Q(x y):
U0 |
= |
0 |
x2 |
ey2 |
+ tgy |
; |
y |
1 |
0 |
= x ey2 = P (x y): |
|
|||||
x |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|||
|
@x2 |
|
|
|
|
|
A0x |
|
|
|
|
|
|
|||
U0 |
|
|
y2 |
|
|
|
2 |
y2 |
|
1 |
|
|
||||
= |
|
|
e |
|
+ tgy y = x |
y e |
+ |
cos2 y ; |
1 = |
|||||||
y |
|
@ |
|
|
|
|
2 |
|
Ay |
|
|
|
|
|||
|
|
0 2 |
|
|
|
; |
|
1 |
|
|
|
|
|
= x2y ey2 + 1 ; cos y = x2y ey2 + tg2y = Q(x y): cos2 y
pROWERKA PODTWERVDAET PRAWILXNOSTX POLU^ENNOGO RE[ENIQ.
1.2.7. oPREDELENIE TIPA URAWNENIQ 1-GO PORQDKA
rE[ENIE L@BOGO DIFFERENCIALXNOGO URAWNENIQ 1-GO PORQDKA NE- OBHODIMO NA^INATX S OPREDELENIQ EGO TIPA, TAK KAK \TIM OPREDELQ- ETSQ SHEMA EGO DALXNEJ[EGO INTEGRIROWANIQ. tIP URAWNENIQ MOVNO PRAKTI^ESKI WSEGDA OPREDELITX PO EGO ISHODNOJ ZAPISI.
w KAKOM BY WIDE NE BYLO ZADANO URAWNENIE, W PERWU@ O^EREDX NE- OBHODIMO PROWERITX, NE OTNOSITSQ LI ONO K URAWNENI@ S RAZDELQ@- ]IMISQ PEREMENNYMI. eSLI NET, I URAWNENIE ZAPISANO W DIFFEREN- CIALXNOJ FORME f(x y) dx+ g(x y)dy = 0 TO MOVNO SRAZU PROWERITX, NE OTNOSITSQ LI ONO K URAWNENIQM W POLNYH DIFFERENCIALAH. eSLI I \TO NE PROJDET, OSTAETSQ UBEDITXSQ W ODNORODNOSTI ILI LINEJNOSTI URAWNENIQ. kAK PRAWILO, W POSLEDN@@ O^EREDX OSTAETSQ PROWERITX, NE OTNOSITSQ LI URAWNENIE K URAWNENI@ bERNULLI. nE SLEDUET TAKVE ZABYWATX O TOM, ^TO URAWNENIE MOVET BYTX LINEJNYM ILI TIPA bER- NULLI OTNOSITELXNO PEREMENNOJ x: mOVET OKAZATXSQ TAK, ^TO ODNO I TO VE URAWNENIE OTNOSITSQ SRAZU K NESKOLXKIM TIPAM. oPREDELIW TIP URAWNENIQ SLEDUET CELENAPRAWLENNO PREOBRAZOWATX EGO K WIDU, S KOTOROGO NA^INA@TSQ SPECIFI^ESKIE DLQ DANNOGO TIPA URAWNENIQ PRIEMY EGO INTEGRIROWANIQ.
112
rASSMOTRIM PRIMERY NA OPREDELENIE TIPA URAWNENIQ.
|
1: (y + 1) y0 = |
p |
y |
|
+ x y: |
1 |
x2 |
||||
|
; |
|
|
|TO URAWNENIE OTNOSITSQ K TIPU URAWNENIQ S RAZDELQ@]IMISQ PERE- MENNYMI, T.K. POSLE WYNESENIQ W PRAWOJ ^ASTI URAWNENIQ MNOVITELQ y ZA SKOBKU I PREDSTAWLENIQ PROIZWODNOJ W WIDE OTNO[ENIQ DIFFE-
RENCIALOW, PEREMENNYE MOVNO RAZDELITX. |
|
|
|
|
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||||||||||||
1 |
|
+ x! dx |
y + 1 |
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|
|
1 |
|
+ x! dx: |
||||||||||||
(y + 1) dy = y |
p |
|
|
|
|
|
|
dy = |
p |
|
|
||||||||||
1 ; x2 |
|
|
y |
1 ; x2 |
|||||||||||||||||
pEREMENNYE RAZDELENY, MOVNO INTEGRIROWATX. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
pEREMENNYE MOVNO TAKVE RAZDELITX I W URAWNENIQH: |
|
|
|
||||||||||||||||||
1) 2(1 ; x2) y0 + x y + x = 0 |
) |
|
|
dy |
= |
|
|
x dx |
: |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
y + 1 |
2(1 ; x2) |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
dy |
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) x y0 = ey + 2y0 ) ey = |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||
x ; 2 |
|
y dy |
|
|
dx |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||
3) q5 + y2 + y y0 p1 ; x2 = 0 ) |
|
|
p |
|
|
= ;p |
|
|
|
: |
|||||||||||
|
|
5 + y2 |
1 |
; |
x2 |
||||||||||||||||
2: (x y + 2x2) y0 = y (2x ; y): |
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pEREMENNYE W \TOM URAWNENII NE RAZDELQ@TSQ, NO MOVNO ZAMETITX, ^TO PRI DELENII OBEIH ^ASTEJ URAWNENIQ NA x2 W URAWNENII NE OSTA- NETSQ W ^ISTOM WIDE NI x NI y: uRAWNENIE BUDET SODERVATX KROME PROIZWODNOJ TOLXKO y=x I POSTOQNNYE. |TO ODNORODNOE URAWNENIE. pREVDE, ^EM DELATX PODSTANOWKU, EGO NUVNO PREOBRAZOWATX:
(x y + 2x2) y0 = y (2x |
; |
y) y0 = y(2x ; y) |
|
y0 = y=x(2 ; y=x) |
|
xy + 2x2 |
|
y=x + 2 |
dALEE IDET PODSTANOWKA y=x = t ::: RAZDELENIE PEREMENNYH I T.D.
oDNORODNYM QWLQETSQ URAWNENIE |
|
|
|
2 |
cos ln xy! ) xy = t: |
x2 y0 = y2 |
cos(ln y ; ln x) ) y0 = xy2 |
113
3: (2x + y tg x ; x2 tg x) dx = dy:
rAZDELITX PEREMENNYE W URAWNENII NEWOZMOVNO, ODNORODNYM ONO TO- VE NE QWLQETSQ. oDNAKO, MOVNO OTMETITX, ^TO ISKOMAQ FUNKCIQ y WHODIT W URAWNENIE W PERWOJ STEPENI I NA dy NE UMNOVAETSQ. |TO PRIZNAK LINEJNOGO URAWNENIQ OTNOSITELXNO FUNKCII y(x): uRAWNE- NIE NEOBHODIMO PREOBRAZOWATX K "KLASSI^ESKOMU" WIDU LINEJNOGO,
SDELATX PODSTANOWKU y = U(x)V (x) I T.D.
(2x + y tg x ; x2 tg x) dx = dy y0 ; y tg x = 2x ; x2 tg x y = U V:
pRIMERAMI LINEJNYH URAWNENIJ SLUVAT I SLEDU@]IE: |
|
|||||||
(2x + 1) y0 = 4x + 2y =) y0 ; |
2y |
= |
4x |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
2x + 1 |
2x + 1 |
x |
|
|||||
2(1 ; x2) y0 + x y + x = 0 =) |
y0 + |
|
x |
|
|
|||
|
y = ; |
|
: |
|||||
2(1 ; x2) |
2(1 ; x2) |
|||||||
4: (x + 1) (y0 + y2) = ;y: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|TO URAWNENIE OBLADAET WSEMI PRIZNAKAMI URAWNENIQ bERNULLI. w NEM TRI SLAGAEMYH, IZ KOTORYH ODNO SODERVIT y0, WTOROE { ISKOMU@
FUNKCI@ y |
W PERWOJ STEPENI I ^LEN S yk = y2: pEREPI[EM URAWNENIE |
||||||||
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
W WIDE y0 + |
|
|
= ;y2. dALEE DELAEM PODSTANOWKU y = U V ::: |
||||||
|
1 + x |
||||||||
pRIMERAMI URAWNENIJ bERNULLI SLUVAT I |
|||||||||
y0 = y4 cos x + y tg x |
= |
y0 |
; |
y tg x = y4 cos x: |
|||||
2y0 ; 3y cos x = ;e; |
2x |
) |
|
1 |
|
||||
|
(2 + 3 cos x) y; |
: |
5: sLEDU@]IE URAWNENIQ QWLQ@TSQ LINEJNYMI, NO TOLXKO OT- |
||||||||||||||||||
NOSITELXNO x. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
dx+(xy |
; |
y3)dy |
= 0 = |
x0+xy |
; |
y3 = 0 = |
x0+xy = y3 x = U V: |
|||||||||||
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|||||
(xy +p |
|
) y0 +y2 = 0 =) |
(xy+p |
|
) |
1 |
+y2 = 0 =) x0 + yx = ; |
1 |
: |
|||||||||
y |
y |
|||||||||||||||||
x |
y3=2 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|||||
(y4ey + 2x) y0 = y =) (y4ey + 2x) |
|
|
= y =) x0 ; y x = y3ey: |
|||||||||||||||
x0 |
114
6: |
uRAWNENIE bERNULLI OTNOSITELXNO x |
|
|
|
|
|
|
||||
(2x2 y ln y |
; |
x) y0 = y |
= |
x0 + 1 x = 2 ln y |
|
x2 |
|
x = U(y) |
|
V (y): |
|
|
|
|
) |
y |
|
|
|
|
|||
7: |
lEGKO USTANOWITX, ^TO PRIWEDENNYE NIVE URAWNENIQ QWLQ@TSQ |
||||||||||
URAWNENIQMI W POLNYH DIFFERENCIALAH. |
|
|
|
|
|
|
(1 + y2 sin 2x) dx ; 2y cos2 x dy = 0
(2 ; 9x y2) x dx + (4y2 ; 6x3) y dy = 0
3x2 (1 + ln y) dx = 2y ; x3=y dy:
pOSLEDNIJ PRIMER SNA^ALA SLEDUET ZAPISATX W WIDE
3x2 (1 + ln y) dx ; 2y ; x3=y dy = 0
TOGDA ZNAK MINUS PERED WTORYM SLAGAEMYM BUDET OTNOSITXSQ K FUNK- CII Q(x y)
P (x y) = 3x2 (1 + ln y) Q(x y) = ; 2y ; x3=y I TOGDA
Py0(x y) = Q0x(x y):
115
2. uRAWNENIQ WYS[IH PORQDKOW
2.1. oB]IE PONQTIQ
oSNOWNYE PONQTIQ RASSMOTRIM NA PRIMERE URAWNENIJ 2-GO PORQDKA.
dIFFERENCIALXNYM URAWNENIEM 2; GO PORQDKA NAZYWAETSQ URAWNE- NIE, KOTOROE SODERVIT NEZAWISIMU@ PEREMENNU@ x ISKOMU@ FUNK- CI@ y I EE PROIZWODNYE 1-GO I 2-GO PORQDKA.
uRAWNENIE 2; GO PORQDKA MOVET BYTX ZAPISANO W Q W N O J FORME y00 = f(x y y0)
ESLI ONO RAZRE[ENO OTNOSITELXNO STAR[EJ PROIZWODNOJ ILI W N E Q W N O J
r E [ E N I E M DIFFERENCIALXNOGO URAWNENIQ 2-GO PORQDKA NA- ZYWAETSQ L@BAQ DWAVDY DIFFERENCIRUEMAQ FUNKCIQ KO- TORAQ PRI PODSTANOWKE W URAWNENIE, OBRA]AET EGO W TOVDESTWO. kAVDOE URAWNENIE 2-GO PORQDKA IMEET BESKONE^NOE MNOVESTWO RE[E- NIJ. wYBRATX IZ \TOGO MNOVESTWA KONKRETNOE RE[ENIE MOVNO, ESLI ZADATX n DOPOLNITELXNYH USLOWIJ, NAPRIMER, NA^ALXNYH.
n A ^ A L X N Y M I U S L O W I Q M I DLQ URAWNENIQ 2 -GO PORQDKA QWLQ@TSQ ZADANIQ ZNA^ENIJ ISKOMOJ FUNKCII I EE PROIZWODNYH PRI ZADANNOM ZNA^ENII
y(x0) = y0
z A D A ^ A k O [ I DLQ URAWNENIQ SOSTOIT W NAHOVDENII ^AST- NOGO RE[ENIQ URAWNENIQ, UDOWLETWORQ@]EGO ZADANNYM NA^ALXNYM USLOWIQM.
o B ] I M R E [ E N I E M URAWNENIQ NAZYWAETSQ FUNKCIQ
y= y(x C1 C2) KOTORAQ UDOWLETWORQET SLEDU@]IM USLOWIQM:
1)FUNKCIQ SODERVIT DWE PROIZWOLXNYE POSTOQNNYE,
2)\TA FUNKCIQ QWLQETSQ RE[ENIEM URAWNENIQ PRI L@BYH ZNA^E- NIQH PROIZWOLXNYH POSTOQNNYH
3)PRI ZADANNYH NA^ALXNYH USLOWIQH PROIZWOLXNYE POSTOQNNYE MOVNO OPREDELITX EDINSTWENNYM OBRAZOM TAK, ^TO POLU^ENNOE ^ASTNOE RE[ENIE BUDET UDOWLETWORQTX ZADANNYM NA^ALXNYM USLO- WIQM.
116
tEOREMA kO[I. eSLI W URAWNENII |
y00 = f(x y y0) FUNKCIQ |
||
f (x y y0) |
NEPRERYWNA WMESTE SO SWOIMI ^ASTNYMI PROIZWODNYMI |
||
f0 (x y y0) I f0 |
(x y y0) W TO^KE |
M0(x0 y0 y0 ) I EE OKRESTNOS- |
|
y |
y0 |
|
0 |
TI, TO URAWNENIE IMEET I PRI TOM EDINSTWENNOE ^ASTNOE RE[ENIE, UDOWLETWORQ@]EE ZADANNYM NA^ALXNYM USLOWIQM.
pERWOE NA^ALXNOE USLOWIE GEOMETRI^ESKI OZNA^AET ZADANIE TO^KI M0(x0 y0) NA PLOSKOSTI, WTOROE USLOWIE OZNA^AET, ^TO UGLOWOJ KO- \FFICIENT KASATELXNOJ K INTEGRALXNOJ KRIWOJ W \TOJ TO^KE DOLVEN RAWNQTXSQ y00 :
gEOMETRI^ESKIJ SMYSL ZADA^I kO[I DLQ URAWNENIQ WTOROGO PO-
RQDKA SOSTOIT W TOM, ^TO IZ WSEGO MNOVESTWA INTEGRALXNYH KRIWYH, OPREDELQEMYH OB]IM RE[ENIEM URAWNENIQ, NEOBHODIMO OTOBRATX TU EDINSTWENNU@, KOTORAQ PROHODIT ^EREZ TO^KU M0(x0 y0) I PRI \TOM IMEET W \TOJ TO^KE KASATELXNU@ S UGLOWYM KO\FFICIENTOM y00 .
nAPRIMER, DLQ URAWNENIQ DWIVENIQ S00 = S(t S S0) S NA^ALX- NYMI USLOWIQMI S(t0) = S0 S0(t0) = S00 = v0 MEHANI^ESKIJ SMYSL ZADA^I kO[I SOSTOIT W TOM, ^TO NEOBHODIMO NAJTI TAKOJ ZAKON DWI-
VENIQ, ^TOBY W MOMENT WREMENI t0 |
TO^KA PRO[LA PUTX S0 I IMELA |
W \TOT MOMENT WREMENI SKOROSTX S0 |
(t0) = S0 = v0. |
|
0 |
z A M E ^ A N I E. aNALITI^ESKIJ APPARAT RE[ENIQ URAWNENIJ WYS[EGO PORQDKA DOSTATO^NO HORO[O RAZRABOTAN DLQ LINEJNYH URAW- NENIJ. nELINEJNYE URAWNENIQ MOVNO ANALITI^ESKI RE[ITX TOLXKO, ESLI UDAETSQ PONIZITX PORQDOK URAWNENIQ DO PERWOGO. nO PONIZITX PORQDOK URAWNENIQ WOZMOVNO W SLEDU@]IH SLU^AQH.
2.2. pONIVENIE PORQDKA URAWNENIQ tIP I. uRAWNENIQ WIDA y(n) = f(x):
oTLI^ITELXNOJ OSOBENNOSTX@ TAKoGO URAWNENIQ QWLQETSQ OTSUT- STWIE W NEM W QWNOM WIDE SAMOJ ISKOMOJ FUNKCII y I EE PROIZWODNYH DO (n ;1) -GO PORQDKA WKL@^ITELXNO. rE[ENIE TAKOGO URAWNENIQ NA- HODITSQ PUTEM POSLEDOWATELXNOGO INTEGRIROWANIQ.
117
|
1: y(4) = sin x ; 2x: |
|
|
|
|
|
|
pOSLEDOWATELXNYM INTEGRIROWANIEM NAHODIM |
|
|
|||||
y000 |
= Z y(4) dx = Z (sin x ; |
2x) dx = ; cos x ; x2 + C1: |
|
||||
|
|
|
|
|
x3 |
|
|
y00 |
= Z y000 dx = Z (; cos x ; x2 + C1) dx = ; sin x ; 3 + C1x + C2: |
||||||
y0 = Z y00 dx = Z (; sin x ; |
x3 |
|
|
|
|||
3 + C1x + C2) dx = |
x4 |
x2 |
|||||
|
x4 |
|
x2 |
= cos x ; |
12 + C1 |
2 + C2x + C3: |
|
y = Z y0 dx = Z (cos x ; 12 |
+ C1 2 |
+ C2x + C3) dx = |
x2 |
||||
|
|
|
|
x4 |
x3 |
||
|
|
|
= sin x ; 60 + C1 |
6 + C2 |
2 + C3x + C4: |
||
oB]EE RE[ENIE URAWNENIQ |
|
x4 |
x3 |
x2 |
|||
y = sin x ; 60 + C1 6 + C2 2 + C3x + C4: |
|||||||
|
|
|
tIP II. uRAWNENIQ WIDA F (x y(n;1) y(n)) = 0:
oTLI^ITELXNOJ OSOBENNOSTX@ TAKoGO URAWNENIQ QWLQETSQ OTSUT- STWIE W NEM SAMOJ FUNKCII y I EE MLAD[IH PROIZWODNYH DO n;2 -GO PORQDKA WKL@^ITELXNO. tAKOE URAWNENIE SWODITSQ K URAWNENI@ PER- WOGO PORQDKA PODSTANOWKOJ y(n;1) = z(x):
~ASTNYM SLU^AEM \TOGO TIPA QWLQETSQ URAWNENIE WTOROGO PORQD- y: F(x y0 y00) = 0: pOD-
y0 = z(x) y00 = (y0)0x = z0(x)
PRIWODIT URAWNENIE K URAWNENI@ PERWOGO PORQDKA
F (x z(x) z0(x)) = 0:
rE[AQ \TO URAWNENIE, NAHODIM FUNKCI@ z(x C1) = |
y0 A ZATEM |
|||||
|
|
|
|
|
|
x |
ISKOMU@ FUNKCI@ |
Z |
y(x C1 C2) |
|
|
||
|
x |
Z |
|
|
|
|
y = |
y0 dx = |
|
z(x C1) dx + C2 |
: |
|
2: y00 x ln x ; y0 = 0:
uRAWNENIE WTOROGO PORQDKA NE SODERVIT W QWNOM WIDE FUNKCI@ y. wOSPOLXZUEMSQ PODSTANOWKOJ y0 = z(x) TOGDA y00 = (y0)0x = z0(x): pOLU^AEM URAWNENIE PERWOGO PORQDKA OTNOSITELXNO FUNKCII z(x)
z0 x ln x ; z = 0:
118
|TO URAWNENIE DOPUSKAET RAZDELENIE PEREMENNYH |
|
|||||||||||
dz |
|
|
|
dz |
dx |
dz |
|
Z |
dx |
|
||
dx x ln x = z |
|
z = |
|
|
|
= |
|
|
||||
|
x ln x |
z |
x ln x |
|||||||||
ln jzj = ln j ln xj + ln C1 |
z = C1 Zln x: |
|
|
|||||||||
nAHODIM FUNKCI@ y(x): tAK KAK |
y0 = z |
(x) = C1 ln x TO |
||||||||||
|
Z |
x |
Z |
|
|
|
x |
; |
|
|
|
|
y = |
|
y0 dx = |
|
C1 ln x dx = C1 x(ln x |
|
1) + C2: |
|
|||||
oB]EE RE[ENIE URAWNENIQ |
|
|
|
|
y = C1 x(ln x ; 1) + C2: |
|||||||
3: x3y00 + x2y0 |
|
|
|
|
|
|||||||
= 1 y(1) = 1 |
y0(1) = 0: |
|
|
pOLU^IM SNA^ALA OB]EE RE[ENIE. dANNOE URAWNENIE { URAWNENIE WTO- ROGO PORQDKA, KOTOROE NE SODERVIT W QWNOM WIDE FUNKCI@ y. rE[IM URAWNENIE PO ANALOGI^NOJ SHEME.
x3y00 + x2y0 = 1 ) |
|
NET QWNO y |
|
|
|
|
) x3 z0 + x2 z = 1: |
|
||||||||||||||||||||
|
y0 = z(x) y00 = z0(x) |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z0 + x |
= x3 : |
|
|
|||||||||
rAZDELIM NA x |
POLU^AEM LINEJNOE URAWNENIE |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
z(x) = U(x)V (x) z0 = U0V + UV 0 U0V + UV 0 + |
UV = |
1 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
3 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V 0 + Vx ! = |
1 |
|
|
|
|
|
|
x |
x |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
U0V + U |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x3 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
V 0 + V = 0 |
|
|
|
|
U0 V = |
|
: |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
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x3 |
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x |
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U0 x1 = |
1 |
: |
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V |
dV |
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dx |
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x3 |
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dU = |
1 |
dU = dx2 |
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dx |
= ; x |
V |
|
= ; x |
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ln V = ; ln x V = x1 : |
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dx |
x |
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x |
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U = |
dxx2 = ;x1 |
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+ C1: |
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1Z |
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|||||||||
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1 |
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tAKIM OBRAZOM |
z(x) = U V = C1 ; x! x: |
|
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|
sLEDOWATELXNO |
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|||||||||||||||||||||
y0 = z(x) = C1 |
1 1 y |
= |
Z1 |
z(x) dx = |
Z |
|
C1 |
1 |
1 dx = |
|
|
|||||||||||||||||
= Z |
C1 |
1 |
! |
; x |
! x |
|
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|
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; x! |
x |
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dx = C1 ln jxj + x |
+ C2: |
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x |
x2 |
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1 |
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+ C2: |
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oB]EE RE[ENIE |
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y = C1 ln jxj + x |
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119
nAJDEM ^ASTNOE RE[ENIE URAWNENIQ. |
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||||||||||||||||||
> |
|
|
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|
1 |
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y(1) = 1 |
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|
1 = C |
ln 1 + (1=1) + C |
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8y |
0 |
(1) = 0 |
80 = (C1 |
1 |
j 1j=1) |
(1=1) 2 |
|||||||||
8y = C1 ln jxj + x + C2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||
< |
y0 = (C1 |
; 1=x) (1=x) |
< |
|
|
|
|
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|
< |
|
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|
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|
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|
|
|
||||||||||||||
: |
|
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1 = 1 + C2 |
|
|
8 |
C2 = 0 |
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: |
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< |
0 = C1 ; 1 |
|
|
< |
C1 = 1: |
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|
: |
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: |
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y = ln jxj + x1 : |
||
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~ASTNOE RE[ENIE: |
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|
4: y000tg x = y00 + 1: |
|
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|
|
|
||||||||||
|
dANNOE URAWNENIE { URAWNENIE TRETXEGO PORQDKA, KOTOROE NE SO- |
|||||||||||||||||||||||||
DERVIT W QWNOM WIDE FUNKCI@ y. |
|
dELAEM ZAMENU |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
y00 |
= z(x) TOGDA |
y000 = z0(x): |
+ 1: |
|
|
|
|
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uRAWNENIE PRIMET WID |
z0 tg x = z |
|
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|TO URAWNENIE S RAZDELQ@]IMISQ PEREMENNYMI |
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dz |
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= |
dx |
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dz |
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= ctg x dx |
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z + 1 |
tg x |
z + 1 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
ln jz + 1j = ln j sin xj |
+ ln C1 |
|
|
z + 1 = C1 sin x: |
|||||||||||||||||
|
nAHODIM |
z(x) = C1 sin x ; 1: |
|
|
|
) y0 = |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
dALEE |
: |
y00 = z(x) = C1 |
sin x ; 1 |
|
|
z(x) dx |
|||||||||||||||||||
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|
; x + C2:R |
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||||||
|
y0 = |
|
(C1 sin x ; 1) dx = ;C1 cos x |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
i, NAKONECR |
, POLU^AEM OB]EE RE[ENIE ISHODNOGO URAWNENIQ |
||||||||||||||||||||||||
|
y = |
R |
y0 dx = |
R |
(;C1 |
cos x;x+C2)dx = ;C1 sin x;x2=2+C2 x+C3: |
||||||||||||||||||||
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2 |
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|
y = ;C1 sin x ; x =2 + C2 x + C3: |
tIP III. uRAWNENIQ WTOROGO PORQDKA WIDA F (y y0 y00) = 0:
hARAKTERNOJ OSOBENNOSTX@ TAKOGO URAWNENIQ QWLQETSQ OTSUTSTWIE W NEM W QWNOM WIDE NEZAWISIMOJ PEREMENNOJ x. pORQDOK URAWNENIQ MOVNO PONIZITX DO PERWOGO PODSTANOWKOJ
y0 = p(y) |
TOGDA y00 |
= p0 |
y0 |
= p0 |
p = dp |
|
p: |
x |
xx |
y |
x |
y |
dy |
|
(w DANNOM SLU^AE DLQ NAHOVDENIQ y00 ISPOLXZUETSQ PRAWILO DIFFE-
RENCIROWANIQ SLOVNOJ FUNKCII.)
120
5: y00 ; y0ey = 0: |
|
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||||||||||||
y00 |
; |
y0ey = 0 |
) |
|
|
|
nET QWNO x |
|
|
|
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|
) |
|
|
p0 |
p |
; pey = 0 |
) |
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y0 = p(y) y0 = p0 p |
|
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p (p0 |
|
; |
ey) = 0: |
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x |
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x |
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y |
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1) p = 0 |
y0 |
= 0 |
|
y = const: |
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x |
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Z dp = Z |
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y |
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y |
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y |
+ C1 |
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dy |
= e ) |
e dy ) p = e |
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tOGDA |
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dy |
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) Z |
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dy |
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= Z |
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|||||||||||||
y0 |
= ey + C1 |
) dx = ey + C1 |
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ey + C1 |
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y |
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POLU^AEM |
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C1 |
|
(y ; ln(C1 + e )) = x + C2 |
|||||||||||||||||||||||||||
iNTEGRIRUQ |
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6: |
rE[ITX ZADA^U kO[I |
y00 = p |
|
y(0) = y0(0) = 0: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y00 = |
1 |
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NET QWNO x |
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) p0 |
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dp |
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1 |
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y0 = p(y) y0 |
= p0 |
|
p |
|
|
|
p = |
|
|
|
|
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) dy p = |
|
|
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|
p |
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dy |
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x |
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|
x |
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y |
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p |
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|
p |
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p2 |
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C1 |
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Z p dp = Z p |
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) |
|
2 = 2py + |
2 |
|
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) p = q4py + C1: |
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y |
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
tAK KAK y0(0) = p(0) = 0 |
|
I y(0) = 0 |
TO MOVNO SRAZU NAJTI C1. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
q |
4p |
|
+ C1 |
|
) |
|
|
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0 |
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C1 = 0: |
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iTAK, |
IMEEM |
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+ 0 = 2p |
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2 |
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) |
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) |
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3q |
y3 |
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|
x |
+ C2: |
|
|
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|
||||||||||||||||||||||||
|
dx |
2py |
|
|
|
|
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|
|
|
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tAK KAK |
y(0) = 0, TO |
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32p03 = 0 + C2 |
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) C2 = 0: |
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2 |
4 |
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3 |
4=3 |
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oKON^ATELXNO, ^ASTNOE RE[ENIE |
x = 3qy3: ILI |
y = |
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2 x! |
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: |
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7: |
rE[ITX ZADA^U kO[I |
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y00 |
= 32 sin3 y cos y |
y(1) = |
2 |
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y0(1) = 4: |
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w URAWNENII OTSUTSTWUET W QWNOM WIDE x PO\TOMU DELAEM ZAMENU
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