Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
вышка екзамен.docx
Скачиваний:
5
Добавлен:
20.04.2019
Размер:
8.7 Mб
Скачать

11) Метод Ейлера розв'язку олдр n-го порядку з постiйними коефiцiєнтами (випадок рiзних кopeнiв характеристичного рівняння).

Розглянемо лінійне однорідне диференціальне рівняння

y(n) + an-1y(n - 1) + ... + а1y '+ a0y = 0.

Коефіцієнти an-1, ... , а1, a0 - постійні дійсні числа. Спробуємо знайти рішення рівняння у вигляді y (x) = exp (λx). Підставимо функцію y(x) = exp(λx) в рівняння: y (x) = exp (λx), y '(x) = λexp (λx), y''(x) = λ2exp (λx ),... , yn (x) = λnexp (λx), λnexp (λx) + an-1λn-1exp (λx) + ... + а1λexp (λx) + a0exp (λx) = 0, exp (λx) (λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0) = 0. Оскільки exp (λx) ≠ 0, функція y(x) = exp (λx) буде рішенням лінійного однорідного рівняння тоді і тільки тоді, коли λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0= 0. Рівняння λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0= 0 називається характеристичним рівнянням лінійного однорідного диференціального рівняння з постійними коефіцієнтами. Многочлен n-го ступеня Pn(x) = λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0називається характеристичним многочленом рівняння.

Справедливе наступне твердження (теорема Ейлера). Для того щоб функція y (x) = exp (λ0x) була рішенням рівняння y(n) + an-1y(n - 1) + ... + а1y '+ a0y = 0, необхідно і достатньо, щоб число λ0 було коренем характеристичного рівняння λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0= 0. З теореми Ейлера слід наступне твердження. Якщо числа λ1 ≠ λ2 ≠ ... ≠ λn - різні дійсні корені характеристичного рівняння лінійного однорідного диференціального рівняння з постійними коефіцієнтами, то функціїexp (λ1x), exp (λ2x), ..., exp (λnx) утворюють фундаментальну систему рішень цього рівняння та спільне вирішення рівняння має вигляд: y (x) = C1exp (λ1x) + C2exp (λ2x) + ... + Cnexp (λnx).

Якщо числа λ1 ≠ λ2 ≠ ... ≠ λn - різні дійсні корені характеристичного рівняння, то функції exp (λ1x), exp (λ2x), ..., exp (λnx)утворюють фундаментальну систему розв'язків рівняння.

12) Метод Ейлера розв'язку олдр n-го порядку з постiйними коефiцiєнтами (випадок кратних коренiв характеристичного piвняння).

Розглянемо лінійне однорідне диференціальне рівняння

y(n) + an-1y(n - 1) + ... + а1y '+ a0y = 0.

Коефіцієнти an-1, ... , а1, a0 - постійні дійсні числа. Спробуємо знайти рішення рівняння у вигляді y (x) = exp (λx). Підставимо функцію y(x) = exp(λx) в рівняння: y (x) = exp (λx), y '(x) = λexp (λx), y''(x) = λ2exp (λx ),... , yn (x) = λnexp (λx), λnexp (λx) + an-1λn-1exp (λx) + ... + а1λexp (λx) + a0exp (λx) = 0, exp (λx) (λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0) = 0. Оскільки exp (λx) ≠ 0, функція y(x) = exp (λx) буде рішенням лінійного однорідного рівняння тоді і тільки тоді, коли λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0= 0. Рівняння λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0= 0 називається характеристичним рівнянням лінійного однорідного диференціального рівняння з постійними коефіцієнтами. Многочлен n-го ступеня Pn(x) = λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0називається характеристичним многочленом рівняння.

Справедливе наступне твердження (теорема Ейлера). Для того щоб функція y (x) = exp (λ0x) була рішенням рівняння y(n) + an-1y(n - 1) + ... + а1y '+ a0y = 0, необхідно і достатньо, щоб число λ0 було коренем характеристичного рівняння λn + an-1λn-1 + ... + a1λ + a0= 0. З теореми Ейлера слід наступне твердження. Якщо числа λ1 ≠ λ2 ≠ ... ≠ λn - різні дійсні корені характеристичного рівняння лінійного однорідного диференціального рівняння з постійними коефіцієнтами, то функціїexp (λ1x), exp (λ2x), ..., exp (λnx) утворюють фундаментальну систему рішень цього рівняння та спільне вирішення рівняння має вигляд: y (x) = C1exp (λ1x) + C2exp (λ2x) + ... + Cnexp (λnx).

Якщо λ = λ0 - дійсний корінь характеристичного рівняння кратності r, то r функцій exp (λ0x), x*exp (λ0x), x2*exp (λ0x), ..., xr-1exp (λ0x) - лінійно незалежні рішення рівняння.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]