Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Диф_ур2.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
11.11.2019
Размер:
1.61 Mб
Скачать

3.2 Приклади виконання задач самостійної роботи №3

Приклад 3.2.1 Розв’язати систему методом зведення до одного рівняння другого порядку

(3.8)

Розв’язок: Виключимо . З першого рівняння маємо . Підставляючи друге рівняння, отримаємо . Загальним розв’язком цього рівняння є . Звідки, .

Приклад 3.2.2 Розв’язати систему лінійних однорідних рівнянь

(3.9)

Розв’язок: Знайдемо корені характеристичного рівняння

(3.10)

, , .

Для простого кореня знаходимо власний вектор , розв’язуючи систему

(3.11)

(коефіцієнти цієї системи рівні елементам визначника (3.10) при ). З (3.11) знаходимо . Значить, вектор - власний, і

, , (3.12)

- частинний розв’язок системи (3.9).

Для кратного кореня спочатку визначимо число лінійно незалежних власних векторів. При з (3.10) отримаємо матрицю

Її порядок , ранг . Число лінійно незалежних власних векторів дорівнює . Корінь має кратність . Так як , то розв’язок треба шукати у вигляді

, , (3.13)

Щоб знайти коефіцієнти підставимо (3.13) в систему (3.9) та порівняємо коефіцієнти подібних членів. Отримаємо систему

(3.14)

Знайдемо загальний розв’язок цієї системи. З двох лівих рівнянь маємо , . Підставляючи це в останні рівняння, отримаємо

, (3.15)

( всі інші рівняння є слідством рівнянь (3.15)). Розв’язуємо систему (5.15) відносно і : , .

Таким чином, всі невідомі є вираженими через і . Покладемо , , маємо , , . Загальний розв’язок системи (5.14) знайдено.

Підставляючи знайдені значення в (5.13) і додаючи частинний розв’язок (3.12). помножений на , отримаємо загальний розв’язок системи (3.9):

, , .

Приклад 3.2.3 Розв’язати систему лінійних однорідних рівнянь

(3.16)

Розв’язок: Знайдемо корені характеристичного рівняння

,

,

Для кореня знаходимо власний вектор :

Можна взяти , . Маємо частинний розв’язок

, (3.17)

Так як система (3.16) є системою зі сталими коефіцієнтами, то розв’язок, який відповідає кореню , можна не розшукувати, він буде комплексно спряженим з (3.17). Для того щоб отримати два дійсних розв’язки, треба взяти дійсну та уявну частини знайденого комплексного розв’язку, користуючись відомою функцією Ейлера: . Тоді

Загальний розв’язок буде мати вигляд:

Приклад 3.2.4 Методом варіації довільних сталих розв’язати систему лінійних неоднорідних рівнянь

(3.18)

Розв’язок: Розв’яжемо спочатку однорідну систему

(3.19)

одним з відомих методів. Одержимо

(3.20)

Розв’язок неоднорідної системи (3.18) будемо шукати у вигляді

(3.21)

Після підстановки (3.21) в (3.18) отримаємо

Звідки

Інтегруючи, одержимо

де - сталі інтегрування.

Підставляючи знайдені значення і в (3.21), отримаємо загальний розв’язок системи (3.18)

4 Література

4.1 Петровский И.Г. Лекции по теории обыкновенных дифференциальных уравнений.- М.: Наука, 1970.- 280 с.

4.2 Понтрягин Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения.- М.: Наука, 1970.- 332 с.

4.3 Степанов В.В. Курс дифференциальных уравнений.- М.: Наука, 1958.- 468 с.

4.4 Матвеев Н.М. Сборник задач и упражнений по обыкновенным дифференциальным уравнениям.- Минск: Вышейш. шк., 1987.- 320 с.

4.5 Киселев А.И., Краснов М.Л., Макаренко Г.И. Сборник задач по обыкновенным дифференциальным уравнениям.- М.: «Высшая школа», 1967.- 312 с.

4.6 Филиппов А.Ф. Сборник задач по дифференциальным уравнениям.- М.: Наука, 1985.- 128 с.