Дифференциальные уравнения 1-го порядка.
Общим решением дифференциального уравнения называется совокупность функций зависящих от х и константа С, которая удовлетворяет дифференциальным уравнениям при любых С.
Частное решение:
Если С – число, то эти функции зависят от х.
Задача Коши для дифференциального уравнения 1-го порядка.
Из общего решения (2) можно выделить частное решение, для этого необходимо задать начальные условия.
Начальное
условие или
.
Теорема Коши (о существовании единственного решения дифференциального уравнения).
Если
функция (1) непрерывна в области Д на
плоскости ХОУ содержит точку
, то уравнение
имеет решение
соответствующую начальным условиям,
имеет решение если кроме этого непрерывна и частная производная
, то это решение единственно (
- частное решение).
О.4
Частным решением называется функция которая:
1. удовлетворяет дифференциальному уравнению
2. начальным условиям.
Геометрическая иллюстрация решения дифференциального уравнения 1-го порядка.
Имеется
дифференциальное уравнение 1-го порядка и
обозначим решение
- это есть множество
интегральных кривых.
-
это одна из кривых проходящая через точку
1)
Пучек прямых:
Т(0,0) – седло, Т – особая. Точки, в которых условия теоремы не выполняются называются особыми.
Билет №25
Дифференциальные уравнения, в которых переменные можно разделить посредством умножения обеих частей на одно и то же выражение, называются дифференциальными уравнениями с разделяющимися переменными.
деля обе части уравнения на
произведение , получим
,
интегрируя, запишем:
уравнение имеет общее решение
, т.е. совокупность прямых проходящих
через начало координат, за исключением прямой х=0 – оси ординат.
Билет №26
Уравнение
вида , т.е. линейное относительно искомой
функции и ее производной называется линейным. Здесь
и
- известные функции независимой
переменной х.
Уравнение
сводится к двум уравнениям с разделяющимися переменными следующим путем:
заменяют . Соответственно
. Подставляя эти выражения в
уравнения, получаем:
или
.
Выберем
в качестве какое-нибудь частное решение
уравнения:
тогда
для отыскания получим уравнение:
.
Сначала
найдем из уравнения
.
Разделяя переменные, имеем
откуда
и
.
Зная
, находим далее
из уравнения (***):
и значит,
.
По u и v находим искомую функцию у:
.
Полученная формула дает общее решение линейного уравнения.
Билет №27
Уравнения Бернулли.
.
При
n=0, это линейное уравнение, а при n=1 можно разделить
переменные. При других значениях n оно сводится к линейному при помощи следующего приема:
делим обе части уравнения на и записываем его
так:
.
Если
внести вспомогательную неизвестную функцию ,
то
, и уравнение примет вид
.
Это линейное уравнение; решая его и переходя от z снова к y, мы и получим решение исходного уравнения.
Билет №28
Поле направлений определяемое уравнением y`=f(x,y). Изоклины, метод Эйлера, приближенного решения з. Каши для уравнения y`=f(x,y).
Если ни один из приемов
решения дифференциального уравнения не приводит к его решению, то можно
прибегнуть к приближенному решению этого уравнения. Уравнение определяет в каждой точке плоскости
ХОУ, в которой справедлива теорема существования единственности решения,
величину углового коэффициента касательной к интегральной кривой, проходящей
через точку
. Эту величину можно изобразить
прямолинейной стрелкой. Таким образом, заданием уравнения устанавливается поле
направлений в плоскости ХОУ. Геометрическое место точек с одинаковым
направлением поля называется изоклиной (линией равных наклонов) уравнения. Мы
получим уравнение изоклины, соответствующей данному значению
, если подставим это значение в
дифференциальное уравнение.
Графический метод Эйлера.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.