бірінші ретті дифференциалдық теңдеулерді шешу алгоритмі шешу тәсілін анықтауға көмектеседі.
№ | Теңдеудің аты | Теңдеудің формуламен жазылуы + түсініктеме | Теңдеуді шешуге нұсқау |
Қарапайым ДТ | |||
Айнымалылары ажыратылған теңдеу | , – тұрақты | ||
Айнымалылары ажыратылатын теңдеу | №2 | ||
№2 | |||
Сызықтық біртекті теңдеу | 3-пунктті қараңыз: (1) | ||
Сызықтық біртекті емес теңдеу | Сәйкес сызықтық біртекті теңдеуді шешіңіз. (1) - дегі С-ны -ке тәуелді функция деп есептеп, (1)-ді 5-пунктке қойыңыз: (C+ + | ||
Бернулли теңдеуі | Ауыстыру: | ||
Толық дифференциалды теңдеу | , мұндағы | немесе |
Тапсырма 1. функциясының теңдеудің шешімі болатындығын, болмайтындығын тексеріңіз.
Шешуі.
Функцияның туындысын табамыз:
.
Берілген теңдеуге және мәндерін қоямыз:
.
Жауабы: берілген функция теңдеудің шешімі болады.
Тапсырма 2. Дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімін табыңыз:
Шешуі.
айнымалылары ажыратылатын теңдеу. айнымалылары ажыратылған теңдеу.
Жауабы: теңдеудің жалпы интегралы.
Тапсырма 3. Коши есебін шешіп, интегралдық қисықты сызыңыз: .
Шешуі.
айнымалылары ажыратылатын теңдеу.
теңдеудің жалпы шешімі.
Бастапқы шарттарды қолданамыз: бастапқы шарттарды қанағаттандыратын дербес шешім.
Жауабы: .
Тапсырма 4. Коши есебін шешіңіз:
Шешуі.
айнымалылары ажыратылатын теңдеу.
қа бөлеміз: теңдеудің жалпы шешімі.
Бастапқы шарттарды қанағаттандыратын дербес шешімді іздейміз: .
Ескерту. қа бөлгенде = 0 немесе = 0 шешімін жоғалтуымыз мүмкін. Теңдеуге қою арқылы = 0 осы теңдеудің шешімі екендігіне көз жеткіземіз. Сонымен қатар, = 0 теңдеудің жалпы шешіміне кірмейтіндіктен, ерекше шешімі болады.
Жауабы: = 0.
Тапсырма 5. Коши есебін шешіңіз:
Шешуі.
Тұрақтыны вариациалау тәсілін қолданамыз. Теңдеуді ке бөлеміз:
бірінші ретті сызықтық біртекті емес теңдеу.
Сәйкес сызықтық біртекті теңдеу жазамыз: .
Бұл айнымалылары ажыратылатын теңдеу.
сызықтық біртекті теңдеудің жалпы шешімі. Сызықтық біртекті емес теңдеудің шешімін түрінде іздейміз, мұндағы белгісіз функция.
Берілген теңдеуге мәндерін қоямыз:
Демек, теңдеудің жалпы шешімі. (0) = 0 бастапқы шартын қолданамыз:
0 = -1+ С; С = 1.
Жауабы: .
Тапсырма 6. Дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімін табыңыз:
Шешуі.
Бернулли теңдеуі.
Ауыстыру жасаймыз: . . Теңдеуге қоямыз: сызықтық теңдеу.
, .
Демек, .
Сонымен, яғни .
Жауабы: .
Тапсырма 7. Дифференциалдық теңдеудің жалпы интегралын табыңыз:
Шешуі.
, демек толық дифференциалдың шарттары орындалады: . Белгісіз функцияны мына формула бойынша табамыз: .
деп аламыз:
.
болғандықтан, берілген теңдеудің жалпы интегралы.
Жауабы:
8 және 9 тапсырмаларды «Ретін төмендетуге болатын жоғарғы ретті дифференциалдық теңдеулер» тақырыбы бойынша құрылған төмендегі кестенің көмегімен шешуге болады.
№ | Теңдеудің формуламен жазылуы | Түсініктеме | Қажет ауыстыру (инструкция) |
Функцияның туындысы -ке тәуелді функция арқылы айқын түрде берілген | рет интегралдау | ||
0 | Теңдеуде тәуелсіз айнымалы жоқ | , () () | |
0 | Теңдеуде белгісіз функция () жоқ | = , = | |
Теңдеуде белгісіз функцияның -1 ретті туындылары жоқ | , …, |
Тапсырма 8. Дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімін табыңыз:
Шешуі.
Бұл теңдеу түріндегі екінші ретті теңдеу. Екі рет интегралдау арқылы ретін төмендетеміз:
Жауабы: жалпы шешімі.
Тапсырма 9. Дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімін табыңыз:
Шешуі.
Бұл – функциясы айқын түрде көрсетілмеген теңдеу.
ауыстыруын қолданамыз, сонда .
Теңдеу мына түрге келеді: айнымалылары ажыратылатын теңдеу. Екі жағын бөлеміз: .
болғандықтан, айнымалылары ажыратылатын теңдеу.
жалпы шешімі.
Ескерту. ке бөлгенде және шешімдерін жоғалтып алуымыз мүмкін. теңдеуінен бірақ бұл шешім мәнінде жалпы шешімде бар. теңдеуі -тің нақты мәндерінде орындалмайды.
Жауабы:
Тапсырма 10. Коэффициенттері тұрақты сызықтық біртекті дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімін табыңыз.
Мұндай тапсырмаларды орындау үшін екінші ретті коэффициенттері тұрақты сызықтық біртекті дифференциалдық теңдеуді қарастырамыз:
Сипаттаушы теңдеуін жазамыз: ,
Сипаттаушы теңдеудің түбірлері | Шешімнің фундаментальді жүйесі | Жоғарғы ретті коэффициент тері тұрақты сызықтық біртекті дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімі =C1 1+C2 2 | |
>0 | , | = C1 C2 | |
=0 | , | 1= , 2= | = C1 C2 немесе = С1+ C2 |
<0 | 1= , 2= | =C1 C2 немесе = C2 |
Мысал 1.
Шешуі.
берілген теңдеудің сипаттаушы теңдеуі.
сипаттаушы теңдеудің әртүрлі нақты түбірлері.
Жалпы шешімі: .
Жауабы: .
Мысал 2.
Шешуі. сипаттаушы теңдеу.
сипаттаушы теңдеудің бірдей түбірлері.
Жалпы шешімі: .
Жауабы:
Мысал 3.
Шешуі. Сипаттаушы теңдеу құрамыз: .
сипаттаушы теңдеудің комплекс түбірлері. болғандықтан, жалпы шешімі мына түрде болады:
Жауабы: .
Тапсырма 11. Коэффициенттері тұрақты сызықтық біртекті емес дифференциалдық теңдеудің жалпы шешімін табыңыз:
Шешуі.
Бұл екінші ретті коэффициенттері тұрақты сызықтық біртекті емес дифференциалдық теңдеу:
, мұндағы .
Жалпы шешімін мына түрде іздейміз: = бірт. + д.ш.,
мұндағы бірт. – берілген теңдеуге сәйкес біртекті теңдеудің жалпы шешімі, д.ш. = мұндағы cипаттаушы теңдеудің түбірлерінің ішіндегі a+bi дің саны, .
1) Берілген теңдеуге сәйкес біртекті теңдеуін жазып, жалпы шешімін табамыз: , cипаттаушы теңдеуі, cипаттаушы теңдеудің түбірлері, демек бірт. .
2) Біртекті емес теңдеудің дербес шешімін функциясының түріне байланысты анықталмаған коэффициенттер тәсілімен табамыз: және cипаттаушы теңдеудің түбірі болмайтындықтан, дербес шешімді түрінде іздейміз. Сонда Белгісіз коэффициентті табу үшін мәндерін бастапқы теңдеуге қоямыз:
, .
Демек, жалпы шешімі.
Жауабы: .
Тапсырма 12. Дифференциалдық теңдеулер жүйесін айнымалыны жою тәсілімен шешіңіз:
Шешуі.
Бірінші теңдеуді бойынша дифференциалдаймыз: . Жүйеден ті жою үшін екі теңдеуді қосамыз: . Демек, ; коэффициенттері тұрақты сызықтық біртекті дифференциалдық теңдеу.
, . – ні бірінші теңдеуден табамыз:
Жауабы:
Дебиеттер
1. Хасеинов К.А. Математика канондары. – Алматы: MMIV, 2004.
2. Ибрашев Х.И., Еркеғұлов Ш.Т. Математикалық анализ курсы.
1,2 т. Алматы: 1963–1970.
3. Көксалов К.К. Жоғары математика курсы. – Алматы: 2002.
4. Айдос Е.Ж. Жоғары математика.–Алматы: «Иль-Тех-Кітап», 2003.
5. Шипачев В.С. Высшая математика. – М.: В Ш, 1985. –369 с.
6. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов. Т.1,2 – М.: Наука, 1985. – 432 с.
7. Данко П.Е., и др. Высшая математика в упражнениях и задачах. ч.1,2. 2003.
8. Сборник задач по математике для втузов. Ч. 2. Специальные разделы математического анализа /Под ред. А.В. Ефимова и Б.П. Демидовича. – М.: Наука, 1986, 2002– 368 с.
9. Кузнецов Л.А. Сборник заданий по высшей математике (типовые расчеты). – М.: Высшая школа, 1983. –176 с.
10. Базарбаева С.Е., Ким Л.Н., Курбанова Р.А. Математика 3 (методические указания и тестовые задания для подготовки к экзамену).-Алматы: АИЭС,-2007.-27 с.
11. Индивидуальные задания по высшей математике: Комплексные числа. Неопределенные и определенные интегралы. Функции нескольких переменных. Обыкновенные дифференциальные уравнения ч.2: Учеб. пособие/ под ред. А.П. Рябушко – Мн.:Выш.шк.,2000.-396 с.
12. Жуматаева С.А.,Темешева С.М. Математика 3. Конспект лекций (для студентов всех форм обучения всех специальностей).- Алматы: АИЭС, -2008.- 66 с.
13. Базарбаева С.Е., Дулэпо В.М. Высшая математика. Методические указания и задания к расчетно графической работе. Ч.6. – Алматы: АИЭС, 2002 – 32 с.
Мазмұны
1. | Кіріспе | |
2. | Есептеу –сызба жұмыстарының тапсырмалары | |
3. | Тапсырмаларды орындауға әдістемелік нұсқаулар. Типтік нұсқаның шешуі | |
4. | Әдебиеттер тізімі |