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

 

 

 

 


Дифференциальные уравнения 1 порядка




Общий вид F(x;y;y’)=0 e. Уравнения связывает переменную x, искомую функцию y и ее производную y’, то его записывают в виде y’=f(x;y) и называют ДУ первого порядка, разрешенным относительно производной. Диф. Уравнение 1-го порядка,разрешено относительно производной, можно записать в диф. Форме P(x;y)dx+Q(x;y)dy=0. Общ. Решения y=ϕ(x;c): 1) функц.ϕ(x;c) является решением ДУ при каждом фиксированном значении с.2)Каково бы ни было начальное условие можно найти такое значение постоянной с=сₒ, что функция y=ϕ(x;cₒ) удовлетворяет данному начальному условию. Частным решением ДУ:1)назавается любая функция y=ϕ(x;cₒ).юполученная из общего решения y=ϕ(x;c) при конкретном значение постоянной с=сₒ.2)если общее решение ДУ найдено в неявном виде,т.е. в виде уравнения Ф(x;y;с)=0,то такое решение называется общим интегралом ДУ.Уравнение Ф(x;y;сₒ)=0 в этом случае называется частным интегралом уравнения. Теорема(Существования и единственности решения задачи Коши) Если в уравнении y’=f(x;y) функция f(x;y) и ее частная производная f’ᵧ(x;y)непрерывны в некоторой области D,содержащей точку(xₒ;yₒ), то существует единое решение y=ϕ(x) этого уравнения, удовлетворяющее начальному уславию .Геометрический смысл: при выполнении ее условий существует единственная интегральная кривая ДУ,проходящая через точку(xₒ;yₒ)

 

Дефференциальные уравнения с разделяющимися переменными.

P(x)dx+Q(y)dy=0 в нем одно слагаемое зависит только от x,а другое –от y.Такие ДУ назыв. Уравнениями с разделенными переменными. Общий итеграл:∫P(x)dx+∫Q(y)dy=c. Замечание: 1)При проведение почленного деления ДУ на Q₁(y)*₂P(x) могут быть потеряны некоторые решения.Поэтому следует отдельно решить уравнение Q₁(y)*₂P(x)=0 и установить её решения ДУ,которые не могут быть получены из общего решения.2)Уравнение y’=f₁(x)*f₂(y) сводится к уравнению разделенными переменными.Для этого y’= и разделить переменные.3)Уравнение y’=f(ax+dy+c) a,d,c – число,замены ax+dy+c=u дифференцируем,получаем:
откуда следует интегрируя это уравнение и заменяя u на ax+by+c, получим общий интеграл исходного уравнения.

 

Однородные д.у первого порядка.

)M(x;y)dx+N(x;y)dy=0 y’=f(x;y) M(xy), N(xy) f(x;y) однород.функция в степени k f(tx;tq) tᵏf(x;y) проверим функц. На однородность,однор. Деф. Урав. 1-го порядка его решаенм вспомащью подстановки: y=Ux,y=u’x+u После преобразований получаем деф. Уравнения с разделяющ.переме. решая получаем интеграл yэ=u’x+u x=0(y≠0) U=Uкорн.ур. M(1;u)+N(1-u)u=0,f(tx;tu=f(x;y)=t⁰f(x;y)однород.деф.в 0- степени. U’x+u=2

, y=ux yₒ=xln²(xc)приверим:u=0,y=0 0=2y+=0 y=0 –особое решение

 

Линейные д.у 1 порядка

Линейным дифференциальным уравнением первого порядка называется уравнение вида Здесь a(x) и b(x) — известные, непрерывные на [a;b] функции. Доказано, что если функции a(x) и b(x) непрерывны на [a;b], то для любой начальной точки (x0, y0), x0∈ [a; b], задача Коши имеет единственное решение y = y(x) на [a;b].

 

18, Теорема об общем решении однородного д.у. Теорема 1 (о структуре общего решения линейного однородного ДУ). Если функции y 1(x), y 2(x), …, y n (x) образуют фундаментальную систему решений ДУ (2), то функция (3) является общим решением этого уравнения в области , , , …, ; ci – произвольные постоянные,[ а, b ] – область непрерывности коэффициентов ai (x) уравнения (2), i = 1,2,..., n.

 

 

17. Линейные однородные д.у 2-го порядк. Свойства решений. Определитель Вронского. 14.5.4. Свойства решений линейного однородного дифференциального уравнения (25).
14.5.4.1. Теорема о линейности пространства частных решений линейного однородного дифференциального уравнения. Множество частных решений линейного однородного дифференциального уравнения образует линейное пространство.
Док-во
. Требуется доказать, что множество частных решений линейного однородного дифференциального уравнения (25) (или, что тоже самое, (21)), т.е. не менее n раз дифференцируемых функций y (x) для которых Ln (y) = 0, является линейным пространством. Для этого достаточно доказать, что если функции y, y 1(x), y 2(x) - частные решения (25), то функции Cy, y 1(x) + y 2(x) - тоже частные решения (25). Действительно, пользуясь свойствами пункта 14.5.2. Линейный дифференциальный оператор и его свойства, получим
если Ln (y) = 0, то Ln (Cy) = CLn (y) = 0;
если Ln (y 1) = 0 и Ln (y 2) = 0, то Ln (y 1 + y 2) = Ln (y 1) + Ln (y 2) = 0.
Следствие. Если y 1(x), y 2(x), …, yn (x) - частные решения уравнения (25), то их линейная комбинация C 1 y 1(x) + C 2 y 2(x) + …+ Cnyn (x) - тоже частное решение этого уравнения. Теперь мы займемся определением размерности этого пространства и нахождением его базиса. Предварительно сформулируем и докажем несколько свойств определителя Вронского системы решений уравнения (25).
Теорема 14.5.4.2. Пусть y 1(x), y 2(x), …, yn (x) - частные решения линейного однородного дифференциального уравнения. Если определитель Вронского этой системы функций равен нулю в некоторой точке , то система функций y 1(x), y 2(x), …, yn (x) линейно зависима, и её определитель Вронского тождественно равен нулю на (a, b).
Док-во. Пусть . Тогда однородная система линейных алгебраических уравнений, для которой W (x 0) является определителем,

имеет нетривиальное решение относительно C 1, C 2, …, Cn. Рассмотрим линейную комбинацию функций y 1(x), y 2(x), …, yn (x) с этими коэффициентами C 1, C 2, …, Cn: y (x) = C 1 y 1(x) + C 2 y 2(x) + …+ Cn yn (x). Эта функция удовлетворяет уравнению (25) и, как следует из приведённой выше системы, имеет нулевые начальные условия в точке x 0, т.е. является решением задачи Коши
,
Этой же задаче Коши удовлетворяет и функция y (x) = 0, тождественно равная нулю на интервале (a, b). Вследствие единственности решения задачи Коши y (x) = C 1 y 1(x) + C 2 y 2(x) + …+ Cnyn (x) = 0 для . Таким образом, система функций y 1(x), y 2(x), …, yn (x) линейно зависима на (a, b), и по Теореме 14.5.4 о вронскиане линейно зависимой системы её определитель Вронского тождественно равен нулю на (a, b). Определителем Вронского (вронскианом) системы n - 1 раз дифференцируемых функций y 1(x), y 2(x), …, yn (x) называется определитель





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-30; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 453 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Наука — это организованные знания, мудрость — это организованная жизнь. © Иммануил Кант
==> читать все изречения...

2281 - | 2077 -


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

Ген: 0.012 с.