- уравнение для первообразной
- уравнение с разделяющимися переменными,
решение которого:
в) -
уравнение не содержит независимую переменную в явном виде.
Пусть ,
.
В результате имеем уравнение 1 порядка относительно неизвестной
функции
. Его решение
.
Так как , то
или
-
уравнение для первообразной :
=
- общее решение или
общий интеграл.
6. Линейные дифференциальные уравнения второго порядка без правой части(однородные). Линейным однородным уравнением второго порядка называется уравнение вида
где и
- заданные функции.
Свойства линейных уравнений.
1.Если является частным решением уравнения
то и также является решениями.
Известно, что (
-решение).
Покажем что
-также решение. Подставим
в уравнение
или
, что и требовалось доказать.
2.
Если и
-
частные решения уравнения, то
также является решением этого
уравнения ,
удовлетворяют уравнению
. Подставив
в
уравнение
3.
Функции и
называются
линейно-зависимыми на некотором множестве значении
, если
существуют такие числа
и
,
одновременно не равные нулю, что выполняется соотношение
. Полагая, что
0, поделим равенство
и получим
,
- определение линейной зависимости функций.
Если таких постоянных ( или
постоянной ) при выполнении условия
не существуют, то функции линейно
независимы.
В
уравнении . Функции
-
линейно зависимы, т.к. есть коэффициенты (1,1,-1) при которых выполняется
условие 1.
. Функции 1 и x линейно зависимые, т.к. очевидно, что нет такого числа
, чтобы при произвольном x
1= или
4. Определитель Вронского. Условие линейной зависимости.
Определителем Вронского называют определитель вида:
=
=
.
Необходимым и достаточным
условием линейной зависимости функции и
является равенство нулю определителя
Вронского.
Необходимость.
Дано: . Требуется доказать
=0.
Подставив ,
в определитель
, получим
=0.
Достаточность.
Также очевидно: если =0, то стороны пропорциональны и
.
Следствие. Неравенство нулю определителя Вронского достаточно для определения линейно независимых решений.
Действительно. При невозможно выполнение равенства
, то есть, отсутствие линейной зависимости.
Любая совокупность независимых решений
и
уравнения
называется фундаментальной системой.
Таким образом, - фундаментальная система решений уравнения
.
5.
Теорема об общем решении .
Если и
образуют фундаментальную систему решений
уравнения
, то общее решение имеет вид:
По
определению, решение, содержащее конечное число(2) произвольных постоянных, называется
общим, если из него при определенных числовых значениях постоянных получается
любое частное решение. Как следует из теоремы существования и единственности
любое частное решение обозначено определяется начальными условиями: при
и
, где
- любые
числа.
Мы
докажем, что такое решение есть общее решение, если покажем, что в решении постоянные
определены так, чтобы удовлетворялись начальные
условия. Для определения
имеем систему уравнений:
Определитель этой системы - определитель Вронского.
так как
и
линейно независимы и, следовательно,
система имеет при данном значении
единственное решение,
удовлетворяющее данным начальным условиям, что и требовалось доказать.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.