Для диференціальних рівнянь другого порядку, як і для рівнянь першого порядку, розглядається задача Коші або задача з початковими умовами. Для рівняння (1) ця задача ставиться так: серед усіх розв’язків рівняння (1) знайти такий розв’язок який при
задовольняє такі умови:
або (6)
де - довільні наперед задані дійсні числа.
Умови (6) називають початковими умовами рівняння (1). Зокрема, рівняння другого порядку
початкові умови при х= х 0 мають вигляд
Існування і єдність розв’язку задачі Коші визначають такою теоремою Коші.
Теорема 2. Якщо функція і її похідні по аргументам то для будь – якої точки існує єдиний розв’язок рівняння (1), який задовольняє початкові умови (6).
Приклад.
Знайти розв’язок задачі Коші:
а) ;
б) .
Розв’язання:
а) Складемо характеристичне рівняння і знайдемо його корені За формулою (3) шуканий розв’язок має вигляд:
Знайдемо та , використовуючи початкові умови:
Знайдемо :
.
Отже, – розв’язок рівняння, який задовольняє дані початкові умови.
б) Складемо характеристичне рівняння і знайдемо його корені За формулою (4) шуканий розв’язок має вигляд:
Знайдемо та , використовуючи початкові умови:
Знайдемо : ;
.
Отже, – розв’язок рівняння, який задовольняє дані початкові умови.
ПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ ДЛЯ
САМОСТІЙНОГО
ОПРАЦЮВАННЯ МАТЕРІАЛУ
Тема 1. Рівняння Бернуллі.
Завдання для самоконтролю:
1.1. Розв’язати рівняння Бернуллі .
Питання для самоконтролю:
1. Загальний вигляд рівняння Бернуллі.
2. Структура розв’язку рівняння Бернуллі.
Тема 2, 3. Розв’язання диференціальних рівнянь, що дозволяють знизити порядок.
Завдання для самоконтролю:
3.1. Розв’язати рівняння .
3.2. Розв’язати рівняння .
3.3. Розв’язати рівняння .
Питання для самоконтролю:
1. Види диференціальних рівнянь, що дозволяють знизити порядок.
2. Способи розв’язання диференціальних рівнянь, що дозволяють знизити порядок, в залежності від виду.
Тема 4. Лінійні однорідні диференціальні рівняння другого порядку зі сталими коефіцієнтами.
Завдання для самоконтролю:
4.1. Розв’язати рівняння .
4.2. Розв’язати рівняння .
4.3. Розв’язати рівняння .
Питання для самоконтролю:
1. Що називається характеристичним рівнянням.
2. Загальний розв’язок однорідні диференціальні рівняння другого порядку, у випадку дійсних та різних коренів характеристичного рівняння.
3. Загальний розв’язок однорідні диференціальні рівняння другого порядку, у випадку дійсних рівних коренів характеристичного рівняння.
4. Загальний розв’язок однорідні диференціальні рівняння другого порядку, у випадку комплексно спряжених коренів характеристичного рівняння.