- •7. Обыкновенные дифференциальные уравнения
- •7.1. Простейшие дифференциальные уравнения и методы их интегрирования.
- •7.1.1 Основные понятия теории дифференциальных уравнений.
- •7.1.2. Дифференциальные уравнения первого порядка.
- •Понятие об изогональных траекториях.
- •7.5. Интегрирование простейших типов д.У. 1-го порядка.
- •7.5.1. Д.У. С разделяющимися переменными.
- •7.5.2. Однородные д.У. 1-го порядка.
- •7.5.3. Линейные уравнения 1-го порядка.
- •7.5.5. Д.У. В полных дифференциалах.
- •3.1. Общие положения.
- •9. Линейные д.У..
- •9.1. Введение.
- •9.2.2. Фундаментальная система решений однородного линейного д.У.
- •9.2.3. Формула Остроградского-Лиувилля Пусть и – решения (2), следовательно,
- •9.2.4. Существование фср (2)
- •9.2.5. Применение формулы Остроградского-Лиувилля
- •9.3. Линейные неоднородные дифференциальные уравнения 2-го порядка
- •9.3.1. Теоремы о частных решениях
- •9.3.2. Метод вариации произвольных постоянных для нахождения частного решения неоднородного дифференциального линейного уравнения 2-го порядка
- •9.4. Линейные дифференциальные уравнения 2-го порядка с постоянными коэффициентами и приводящиеся к ним
- •9.4.1. Интегрирование однородных линейных дифференциальных уравнений 2-го порядка с постоянными коэффициентами
- •9.4.2. Неоднородные линейные дифференциальные уравнения 2-го порядка с постоянными коэффициентами
- •В силу следствия достаточно найти решение уравнения
- •9.4.3. Линейные дифференциальные уравнения, приводящиеся к уравнениям с постоянными коэффициентами
- •9.4.4. Линейные дифференциальные уравнения n-го порядка
- •9.5. Системы дифференциальных уравнений
9.5. Системы дифференциальных уравнений
9.5.1. …
Нормальной системой дифференциальных уравнений называют систему дифференциальных уравнений 1-го порядка с неизвестными функциями , , …, аргумента , в которой любое уравнение содержит производную 1-го порядка только от одной из функций:
. (1)
Теорема Коши.
Если – непрерывные функции по , , …, в некоторой области , то любой внутренней точке области соответствует, и притом единственное, решение , , …, , удовлетворяюще этим начальным условиям. Такое решение называется частным.
Произвольно изменяя , получим бесконечное множество решений, или:
, …,
– такое решение называется общим. Частное решение всегда можно получить из общего.
Системы дифференциальных уравнений типа (1) и дифференциальные уравнения -го порядка можно преобразовывать друг в друга с помощью введения дополнительных переменных или их исключения.
Нормальная система линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами имеет вид:
(2)
– действительные числа, – известные непрерывные функции. Если , то система называется однородной.
Рассмотрим метод интегрирования системы (2) приведением е к одному линейному дифференциальному уравнению -го порядка с одной искомой функцией (например). Для этого продифференцируем первое уравнение из (2) по и заменим получившиеся в правой части их выражениями из (2):
.
Затем продифференцируем и его по и снова сделаем замены. После -го шага получим систему:
(*)
Выражая из первых уравнений , , …, через , , , , …, (предполагая ) и подставляя в -е уравнение, получим
(**)
– линейное дифференциальное уравнение -го порядка с постоянными коэффициентами и одной неизвестной функцией.
Найдя общее решение (**) и используя производные от него из (*) найдем , , …, .
Пример.
,
Получим систему
,
.
Дифференцируя и подставляя в , найдем:
.