Сл |
Текст |
Эф |
Сл |
Текст |
Эф |
1 | Ст. преп., к.ф.м.н. Богданов Олег Викторович. 2010. | 0 |
15 | Для нахождения частного решения, соответствующего | 0 |
2 | Обыкновенные дифференциальные уравнения. Пример: | 0 |
начальным условиям (задача Коши), подставим в общее |
y(4) – y + x = 0 - уравнение четвёртого порядка. |
решение Решение задачи: |
Обыкновенным дифференциальным уравнением называется |
16 | (P(x, y), Q(x, y) - непрерывно дифференцируемы) в | 0 |
уравнение, связывающее между собой значения независимой |
случае, если его левая часть является полным |
переменной x, неизвестной функции y = f(x) и её |
дифференциалом некоторой функции u(x, y), т.е. если |
производных (или дифференциалов): Порядком уравнения |
существует такая функция u(x, y), что Необходимым и |
называется максимальный порядок n входящей в него |
достаточным условием существования такой функции |
производной (или дифференциала). Функция y(x) |
является условие: Если - уравнение в полных |
называется решением (или интегралом) дифференциального |
дифференциалах, то его правая часть равна 0, т.е. |
уравнения если при подстановке ее в уравнение обращает |
принимает вид du(x, y) = 0. На решении y(x) получим |
его в тождество. |
du(x, y(x)) = 0, следовательно, u(x,y(x)) = C, где C - |
3 | ОДУ первого порядка. Обыкновенным дифференциальным | 0 |
произвольная постоянная. Соотношение u(x, y) = C и есть |
уравнением первого порядка называется уравнение вида: |
общее решение уравнения в полных дифференциалах. |
Где x - независимая переменная, y(x) - неизвестная |
Уравнение в полных дифференциалах. Так называется |
функция. Общее решение: Пример: общее решение: |
уравнение вида. P(x, y) dx + Q(x, y) dy = 0. |
4 | Разделяют несколько типов (видов) обыкновенных | 0 |
17 | Для нахождения функции u(x, y) решается система | 0 |
дифференциальных уравнений: -Уравнения с разделяющимися |
уравнений Из первого уравнения этой системы находим: с |
переменными, -Однородные уравнения, -Линейные |
точностью до произвольной дифференцируемой по y функции |
уравнения, -Уравнение в полных дифференциалах, -и т.д. |
(эта функция играет роль постоянной интегрирования; так |
Остановимся подробнее на каждом из этих типов |
как интегрирование ведётся по переменной x. |
уравнений. |
Дифференцируем эту функцию по y и приравниваем |
5 | Уравнения с разделёнными переменными. Так | 0 |
выражению, стоящему во втором уравнении системы (т.е. |
называются уравнения вида удовлетворяющее начальному |
), получим дифференциальное уравнение из которого можно |
условию. f(x)dx + g(y)dy = 0, Интегрируя, получим - |
найти . |
общий интеграл (общее решение) этого уравнения. Пример: |
18 | . Пример: найти общее решение уравнения. Убедимся, | 0 |
- общее решение. |
что это - уравнение в полных дифференциалах. |
6 | Записываем уравнение в форме: затем делим на g(y) и | 0 |
19 | Задание: К какому типу относятся дифференциальные | 0 |
умножаем на dx: . Уравнения с разделяющимися |
уравнения: |
переменными. Так называются уравнения вида. Эти |
20 | | 0 |
уравнения легко сводятся к уравнению с разделёнными |
21 | ОДУ высших порядков. Общим решением (общим | 0 |
переменными: Это уравнение - с разделёнными |
интегралом) уравнения называется соотношение вида: |
переменными. Интегрируя, получим общий интеграл: |
Обыкновенным дифференциальным уравнением называется |
7 | Пример: Выразим у из последнего выражения как | 0 |
уравнение, связывающее между собой значения независимой |
функцию х, получим общее решение: |
переменной x, неизвестной функции y = f(x) и её |
8 | Это уравнение сводится к уравнению с разделяющимися | 0 |
производных (или дифференциалов): |
переменными относительно новой неизвестной функции u(x) |
22 | Некоторые типы уравнений, допускающие понижение | 0 |
заменой: Уравнения с однородной правой частью. Так |
порядка. Уравнение вида решается последовательным |
называются уравнения со специальным видом зависимости |
n-кратным интегрированием. Пример: Переобозначив |
функции f(x, y) от своих аргументов: Подставляя в |
постояные, общее решение запишем в виде : y = cos x + |
уравнение y = x·u, y ? = u + x·u ?, получим (это - |
C1x3 + C2x2 + C3x + C4. |
уравнение с разделяющимися переменными), - это общий |
23 | Уравнение, не содержащее в явном виде неизвестную | 0 |
интеграл уравнения относительно переменных x, u. |
функцию и её младшие производные. Порядок уравнения |
9 | Пример: | 0 |
вида F(x, y(k), y(k+1), y(k+2), …,y(n)) = 0, не |
- общее решение уравнения. |
содержащего функции y(x) и (k – 1) младшую производную |
10 | Пример: Окончательно, получим общее решение: | 0 |
этой функции в явном виде, может быть понижен ровно на |
11 | Линейные уравнения. ДУ первого порядка называется | 0 |
k единиц введением новой неизвестной функции z(x) = |
линейным, если неизвестная функция y(x) и её |
y(k)(x). Тогда уравнение примет вид т.е. будет |
производная входят в уравнение в первой степени: Здесь |
уравнением (n – k)-го порядка. После нахождения z(x) |
p(x), q(x) - непрерывные функции. Пример: |
последовательным интегрированием решается уравнение |
12 | Для решения уравнения представим y(x) в виде | 0 |
y(k)(x)= z(x). |
произведения двух новых неизвестных функций u(x) и |
24 | Пример: Понизить порядок уравнения: Младшая | 0 |
v(x): y(x) = u(x)v(x). Тогда и уравнение приводится к |
производная, входящая в явной форме в уравнения, - |
виду: или Это уравнение решаем в два этапа: сначала |
вторая, поэтому делаем замену искомой функции: Тогда и |
находим функцию v(x) как частное решение уравнения с |
уравнение примет вид. |
разделяющимися переменными: затем находим u(x) из |
25 | Уравнение, не содержащее в явном виде независимую | 0 |
уравнения: |
переменную x. Порядок уравнения не содержащего явно x, |
13 | Отметим, решая уравнение на v(x) мы не вводим в это | 0 |
может быть понижен на 1 с помощью приёма, который |
решение произвольную постоянную C, нам достаточно найти |
заключается в том, что вводится новая функциональная |
одну функцию v(x), обнуляющую слагаемое со скобками. |
зависимость от y: Пример: Понизить порядок уравнения: |
Запоминать эту формулу не надо, лучше усвоить порядок |
Переменная x явно в уравнение не входит, поэтому |
действий и воспроизводить его при решении каждой |
полагаем , тогда . Просто сократить на p это уравнение |
задачи. |
нельзя, так как можно потерять семейство решений |
14 | Пример: Решение: и общее решение уравнения | 0 |
поэтому рассматриваем два случая: |
. |
26 | Спасибо за внимание. | 0 |
26 |
«Дифференциальное уравнение» | Уравнения 7 |
0 |
http://900igr.net/fotografii/matematika/Uravnenija-7/Differentsialnoe-uravnenie.html