Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Дане рівняння приймає вигляд



2 xxtdx +(x 2 t 2- x 2)(tdx + xdt)=0.

Скоротивши на х 2 , маємо:

2 tdx +(t 2-1) (tdx + xdt)=0;

2 tdx +(t 2-1) tdx + x (t 2-1) dt =0;

t (2+ t 2-1) dx + x (t 2-1) dt =0;

t (1+ t 2) dx = x (1- t 2) dt; .

Маємо рівняння з відокремленими змінними відносно х і t. Інтегруючи, знаходимо загальний розв’язок цього рівняння

Потенціюючи, знаходимо x = , або x (1+ t 2)=C t.

Якщо у = хt, то . Отже, x (1+ )= C ,

або x 2+ y 2= Cy - загальний інтеграл даного рівняння.

Беручи до уваги початкові дані у (1)=1, маємо:

1+1= С ×1, отже С =2.

Таким чином,

х 2+ у 2 =2 у – частинний розв’язок даного рівняння.

б) Дане рівняння є диференційним лінійним рівнянням першого порядку, тому що воно містить шукану функцію у та її похідну у′ в першому степені і має вигляд:

y′+p(x)y=q(x).

Розв’язок шукаємо у вигляді у = UV, де U та V – деякі невідомі функції аргументу х.

Якщо у = UV, то y ′ = U′V+UV ′ і дане рівняння матиме вигляд

V+U -UVtgx = , (11.17)

або

V( -Utgx)+UV ¢ = .

Обираємо функцію U таким чином, щоб вираз у дужках дорівнював нулю, тобто

U′-Utgx =0 (11. 18)

тоді

UV ′= . (11.19)

Рівняння (11.18) - є рівняння з відокремлюваними змінними відносно U та х.

Розв’яжемо це рівняння:

; .

Інтегруючи, маємо:

lnU=-ln cosx.

Отже,

U = - частинний розв’язок рівняння (11.18).

Знайдену функцію U підставляємо в (11.19). Отже,

; V′=2 x;

dV = 2 xdx.

Інтегруючи, маємо V = x 2+ C – загальний розв’язок рівняння (11.19).

Таким чином, y = - загальний розв’язок даного рівняння.

Беручи до уваги початкові дані у (0) = 1, маємо 1= ,

отже С =1.

Таким чином, y = - частинний розв’язок даного рівняння. ◄

2. Знайти частинні розв’язки диференціальних рівнянь, що задовольняють початковим умовам:

а) y′′ -3 y ′+2 y =0; y (0)=0; y′ (0)=1.

б) y ''-4 y '+4 y =0; y (0)=0; y '(0)=2.

в) y ''+4 y '+5 y =0; y (0)=2; y '(0)=0.

► а) Дане рівняння є лінійним однорідним рівнянням другого порядку зі сталими коефіцієнтами. Складемо характеристичне рівняння:

K 2 - 3 K+ 2 = 0, коренями якого є: K 1 = 1, K 2 = 2 - дійсні і різні. Загальний розв’язок цього рівняння має вигляд:

y=C 1 ex+C 2 e 2 x .

Знайдемо частинний розв’язок, що задовольняє початковим умовам. Похідна від загального розв’язку y′=C 1 ex+ 2 C 2 e 2 x .

Підставляючи у загальний розв’язок замість х, у та у ′ відповідні значення за умовою, маємо

C 2 = 1, C 1=1.

Отже, y= - ex +e 2 x частинний розв’язок.

б) Дане рівняння є лінійним однорідним рівнянням другого порядку зі сталими коефіцієнтами. Його характеристичне рівняння: K 2 - 4 K+ 4 = 0, корені якого K 1 =K 2 = 2 – дійсні та рівні. Загальний розв’язок: y=C 1 e 2 x +C 2 xe 2 x .

Знайдемо частинний розв’язок, що задовольняє початковим умовам.

y′= 2 C 1 e 2 x +C 2 e 2 x + 2 C 2 xe 2 x .

Враховуючи значення х, у та у ′, маємо:

Отже, y = 2 xe 2 x - частинний розв’язок.

в) Дане рівняння є лінійним однорідним рівнянням другого порядку зі сталими коефіцієнтами. Його характеристичне рівняння:

K 2 + 4 K+ 5=0, корені якого є комплексно спряжені числа K 1 = - 2 + i, K 2 = - 2 - i

Тому загальний розв’язок має вигляд:

y = e- 2 x (C 1cos x+C 2sin x).

Знайдемо частинний розв’язок, враховуючи початкові значення х, у та у ′.

= - 2e- 2 x (C 1cos x+C 2sin x) +e- 2 x (- C 1sin x+C 2cos x).

Маємо:

.

Отже,

y=e- 2 x (2cos x+ 4sin x) - частинний розв’язок. ◄

3. Знайти частинний розв’язок диференціального рівняння

,

що задовольняє початковим умовам ; .

► Маємо лінійне неоднорідне диференціальне рівняння другого порядку з постійними коефіцієнтами. Відомо, що загальний розв’язок такого рівняння складається з суми загального розв’язку відповідного однорідного рівняння і частинного розв’язку неоднорідного рівняння, тобто

.





Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 415 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.009 с)...