- 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.