- •Частные производные функции n-переменных.
- •Производная по направлению и градиент функции n-переменных
- •Поверхность уровня функции n-переменных.
- •Дифференцирование сложных функций.
- •Формула Тейлора
- •Экстремум функции n-переменных
- •Задача Условного Экстремума
- •Понятие о задаче оптимизации.
- •Дифференциальные уравнения.
- •1.1Основные понятия.
- •Дифференциальные уравнения первого порядка.
- •Некоторые сведения об особых решениях.
- •Уравнения второго порядка, допуск понижения.
- •Линейные уравнения первого порядка.
- •Линейные однородные дифференциальные уравнения n-ого порядка с постоянным коэффициентом.
- •Линейные неоднородные дифференциальные уравнения n-ого порядка.
- •Системы дифференциальных уравнений – несколько уравнений взятых вместе.
- •Линейные однородные системы
- •Устойчивость линейной системы. Точки покоя.
- •Кратные интегралы
- •Замена переменной в двойном интеграле
- •Поверхностные интегралы.
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:
; ;
;
- решение задачи Коши.
y
1
x
2) , ,
н ет у=> ,
x
–Линейное уравнение
P =UV
I .
II. ,
Найдём :
Ответ: – частное решение
3)
=> по начальным условиям
=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)
2 ) 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:
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)
3 )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)
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