Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект Лекций по Математике 4.doc
Скачиваний:
10
Добавлен:
18.11.2019
Размер:
43.89 Mб
Скачать

Уравнения второго порядка, допуск понижения.

1.Уравнение только с х:

=> два раза проинтегрировать.

2.Уравнение без у:

F(x,y,y’’)=0

Замена: у=P(x), y’’=P(x)

3.Уравнение без х:

F(у,y,y’’)=0

Замена: у=P(у), y’’=P(у)

Замечание:

Если для указанного уравнения решить задачу Коши, то производная постоянных лучше находить не в конце решения, а в процессе - упрощает взятие интеграла.

Пример:

; ;

;

Прямая со стрелкой 682 - решение задачи Коши.

Дуга 684 y

Прямая соединительная линия 686

Дуга 687

1

Прямая со стрелкой 683

x

2) , ,

нГруппа 696 ет у=> ,

x

Прямая соединительная линия 691 –Линейное уравнение

PДуга 695 =UV

IОвал 692 Прямая соединительная линия 693 Прямая соединительная линия 694 .

II. ,

Найдём :

Ответ: – частное решение

3)

Прямая со стрелкой 699

Прямая соединительная линия 702

Дуга 703

=> по начальным условиям

Прямая со стрелкой 700

=x

=0

=x – частное решение задачи Коши.

§18

Линейные уравнения первого порядка.

Определение:

Линейным уравнением первого порядка называется следующее дифференциальное уравнение.

коэффициенты уравнения в общем случае функции от х

- правая часть уравнения.

Будем предполагать, что старший коэффициент уравнения равен нулю

Теорема:

Если коэффициент линейного уравнения и его правая часть непрерывны на некотором интервале оси ох, то для любых начальных условий, если только х0 берётся из этого интервала, задача Коши имеет единственное решение.

Следствие:

У линейных уравнений нет особого решения

1) Линейные однородные уравнения n-ого порядка f(х)

2Прямая соединительная линия 704 ) Линейные неоднородные уравнения n-ого порядка f(х)

Линейные однородные дифференциальные уравнения n-ого порядка

Теорема:

Общее решение линейные однородные уравнения n-ого порядка имеет вид следующей линейной комбинации:

, где - линейно независимые частных решения линейного уравнения.

Определение:

Упорядоченная совокупность из n независимых частных решений линейного уравнения называется фундаментом системы решений.

ЛНФ - нельзя получить тождественно равным нулю из линейной комбинации не уничтожив каждую.

Определение:

Вронскианом системы функций называется следующий определитель:

W(x)=

Теорема:

Вронскианом ФСР линейные однородные уравнения n-ого порядка не при одном значении х в 0 не обращается.

Замечание:

Для произвольного линейного однородного уравнения n-ого порядка найти ФСР невозможно, хотя для каждого

линейного однородного уравнения n-ого порядка существует бесчисленное множество ФСР.

Существуют важные частные случаи, для которых ФСР находится без интегрирования - линейные однородные уравнения n-ого порядка с постоянным коэффициентом.

§19

Линейные однородные дифференциальные уравнения n-ого порядка с постоянным коэффициентом.

– Числа

Определение:

Пусть дано произвольное линейное однородное дифференциальное уравнение n-ого порядка с постоянным коэффициентом его характеристическим уравнением называется следующее алгебраическое уравнение:

Прямая со стрелкой 705 степень, а не производная

Характеристическое уравнение:

Вид ФСР напрямую зависит от корней характеристического уравнения. У любого характеристического уравнения ровно n корней.

Они могут быть:

1)Вещественными

2)Комплексными (сопряжёнными)

3Прямая со стрелкой 706 Прямая со стрелкой 707 )Однократные или кратные

не являются корнями являются корнями и

производной, но являются производной и уравнения

корнями уравнения

Основная теорема:

1) некратные, то

2) кратности, то , ,

3)

Правая фигурная скобка 708 Правая фигурная скобка 709

некратные

4) Кратна пара комплексных сопряжённых корней аналогично случаю 2.

Примеры:

1)

, где { , }- ФСР

Характеристическое уравнение:

=3

y= – общее решение

2)

,где { , }- ФСР

Характеристическое уравнение:

=>

y= - общее решение

3)

,где { , }- ФСР

=> комплексные некратные. =>

y= – общее решение

4)

, y(0)=1,

=>

y=

Подставим начальные условия:

=>

y= y= –(решение задачи Коши-единственное-оно есть)

§20