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

 

 

 

 


Образцы решения основных типов дифференциальных уравнений




 

Пример 1. Решить д.у. .

Решение. Переписав данное д.у. в виде

,

замечаем, что это - д.у. с разделяющимися переменными. Разделим переменные, поделив обе его части на произведение , а затем проинтегрируем получившееся д.у.:

.

После потенцирования находим общее решение: , где .

Непосредственной подстановкой в данное д.у. убеждаемся, что решения уравнения тоже являются решениями исходного дифференциального уравнения.

Ответ. .

Пример 2. Решить д.у. .

Решение. Поскольку

,

т.е. функции и - однородные функции 4-ой степени, то данное д.у. - однородное. В результате подстановки данное д.у. приводится к д.у. с разделяющимися переменными

.

Поделив его на произведение , получим:

.

Проинтегрировав последнее уравнение, имеем:

или после обратной замены , получаем общий интеграл данного д.у.:

,

где .

Другое его решение, не входящее в общее, находим из условия : (в чем можно убедиться, подставив его в данное д.у.).

Ответ.

 

Пример 3. Решить уравнение .

Решение. Переписав данное д.у. в виде:

,

убеждаемся, что это - линейное относительно д .у.

1-йспособ. Применим метод вариации произвольной постоянной. Для этого найдем вначале общее решение соответствующего однородного д.у.

или .

Это д.у. с разделяющимися переменными. Разделяя переменные и интегрируя, находим его общее решение: . Проварьируем постоянную , т.е. далее будем считать ее функцией от . Тогда имеем:

. (6)

Найдем отсюда и подставим в данное д.у. Тогда получим:

,

откуда или с учетом (6) окончательно находим

.

Ответ. .

 

2-й способ. Применим подстановку , где - неизвестные функции от . В новых переменных данное уравнение имеет вид ():

. (7)

Приравняем выражение в скобке к нулю и найдем любое частное решение уравнения:

.

Это д.у. с разделяющимися переменными. Одно из его решений . С учетом найденного уравнение (7) принимает вид:

,

откуда . В итоге имеем или .

Ответ. .

 

Пример 4. Решить д.у. .

Решение. Поскольку

,

то данное д.у. - уравнение в полных дифференциалах в области .

Так как существует функция , такая, что

,

то можно записать следующую систему уравнений:

Проинтегрируем первое уравнение системы:

где - неизвестная функция. Для ее нахождения подставим найденное выражение для функции во второе уравнение системы:

,

откуда имеем: . Учитывая это, запишем выражение для функции : , а тогда данное уравнение в D имеет общее решение:

.

Ответ. .

 

Пример 5. Решить уравнение .

Решение. Поскольку

,

то данное д.у. не является уравнением в полных дифференциалах. Попытаемся подобрать интегрирующий множитель. Так как

то

.

Умножим данное д.у. на этот интегрирующий множитель:

, где ,

и решим получившееся д.у. в полных дифференциалах:

Ответ.

Пример 6. Решить уравнение .

Решение. Данное д.у. - уравнение Лагранжа, здесь . После введения параметра (заметим, что ) уравнение примет вид:

.

Продифференцируем последнее уравнение по :

Последнее уравнение - линейное. Применим для его решения метод вариации произвольной постоянной. Для этого вначале найдем общее решение соответствующего однородного уравнения:

.

Разделяя переменные, находим его общее решение . Проварьируем постоянную , считая, что . Тогда . С учетом этого линейное уравнение принимает вид , откуда . Общее решение линейного уравнения .

Итак, данное уравнение Лагранжа имеет общее решение, которое в параметрической форме записывается так:

Кроме того, и - решение данного уравнения, не получаемое из общего.

 

Ответ: .





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-12-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 346 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Не будет большим злом, если студент впадет в заблуждение; если же ошибаются великие умы, мир дорого оплачивает их ошибки. © Никола Тесла
==> читать все изречения...

2574 - | 2262 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.009 с.