Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Диференціальні рівняння з відокремлюваними змінними




Таку назву мають рівняння вигляду:

. (5)

Припустимо, що . Тоді рівняння (3) після множення обох частин (3) на можна

записати у еквівалентній диференціальній формі, у якої змінні відокремлені:

.

Нехай - первісна функції , а - первісна функції . Тоді з останнього рівняння маємо, що і, отже,

.

Щоб знайти розв’язок явно, з останнього співвідношення, слід знайти як функцію .

. Приклад 4. Розв’язати задачу Коші .

Розв’язання. Це рівняння є рівнянням з відокремлюваними змінними. Припустимо, що

і відокремим змінні: .

Проінтегруємо отриману формулу:

Розв’язуємо задачу Коші: . .

При відокремлюванні змінних (при діленні на ) був втраченим розв’язкок . Він отримується з попереднього розв’язку при . Отже, будь який розв’язок розглянутого рівняння дає формула

,де С – довільна стала. У подальшому ми для простоти будемо вважати та не досліджувати випадок. .

Приклад 5. Розв’язати задачу Коші для ДР

а) б) в) г) .

Розв’язання. а) Відокремлюємо змінні та інтегруємо

(*)

Саме в цьому місці розв’язку застосовуємо початкову умову . В вираз (*) замість підставляємо 0. а замість підставляємо 1. Одержимо . Підставляємо в (*)

. Підносимо обидві частини останньої рівності у степень

.

б) Розв’язання. Буде застосована формулазаміни змінної 4. .

Відокремлюємо змінні та інтегруємо

.

Застосуємо початкову умову і знайдемо .

,

. в) Розв’язання. Відокремлюємо змінні та інтегруємо

Застосуємо початкову умову і знайдемо .

, .

u) Розв’язання. Відокремлюємо змінні та інтегруємо

,

.

Застосуємо початкову умову і знайдемо

, .

 

3. Лінійне диференціальне рівняння першого порядку (ЛДР)

ДР. називається лінійним, якщо невідома функція та її похідна входять в нього лінійно (тобто в першому степені):

Якщо , то рівняння називається лінійним однорідним, а якщо , то лінійним неоднорідним.

Розв’язок лінійного рівняння відшукують у вигляді добутку двох невідомих функцій

Якщо підставити останні вирази в рівняння (1)

та підібрати невідому функцію так, щоб квадратна дужка обернулась на нуль, то розв’язок ЛДРзводиться дорозв’язку системи двох ДР з відокремлюваними змінними:

(2)

Приклад 6. Розв’язати задачу Коші для ЛДР

Розв’язання. Приймаємо

1. Приходимо за формулою (2) до системи двох ДР

, ()

де перше рівняння таке ж як початкове, але однорідне та відносно функції .

2.Розв’язок однорідного вівняння:

. Інтегруємо . Обираємо частинний розв’язок при С=0: .

3. Підставляємо знайдену функцію в ліву частину 2-го рівняння системи () та знаходимо функцію :

, , . Інтегруємо

4.Підставляємо знайдені у п.п.3,4 функціЇ , у вираз та одержуємо

загальний розв’язок ЛДР

5. Розв’язуємо задачу Коші: (застосуємо початкову умову і знайдемо конкретне значення сталої С)::

, .

Приклад 7. Знайти розв’язок задачі Коші.

Розв’язання. Приймаємо

1. Приходимо за формулою (2) до системи двох ДР

.

2. Розв’язуємо однорідне рівняння:

 

3. Підставляємо в ліву частину 2-го рівняння системи () та знаходимо функцію :

4. Підставляємо знайдені у п.п.3,4 функціЇ , у вираз та одержуємо загальний розв’язок ЛДР

5. Розв’язуємо задачу Коші: (застосуємо початкову умову і знайдемо конкретне значення сталої С)::

, .

Приклад 8. Знайти розв’язок задачі Коші.

Розв’язання. Приймаємо

1. Приходимо за формулою (2) до системи двох ДР

.

2. Розв’язуємо однорідне рівняння:

3. Підставляємо в ліву частину 2-го рівняння системи () та знаходимо функцію :

4. Підставляємо знайдені у п.п.3,4 функціЇ , у вираз та одержуємо загальний розв’язок ЛДР

5. Розв’язуємо задачу Коші: (застосуємо початкову умову і знайдемо конкретне значення сталої С)::

, .

Приклад 9. Знайти розв’язок задачі Коші.

Розв’язання. Приймаємо

1. Приходимо за формулою (2) до системи двох ДР

.

2. Розв’язуємо однорідне рівняння:

3. Підставляємо в ліву частину 2-го рівняння системи () та знаходимо функцію :

=

4. Підставляємо знайдені у п.п.3,4 функціЇ , у вираз та одержуємо загальний розв’язок ЛДР

5. Розв’язуємо задачу Коші: (застосуємо початкову умову і знайдемо конкретне значення сталої С)::

, .

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-07; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1027 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Свобода ничего не стоит, если она не включает в себя свободу ошибаться. © Махатма Ганди
==> читать все изречения...

4375 - | 4075 -


© 2015-2026 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.014 с.