- •Глава 9. Дифференциальные и разностные уравнения.
- •§1. Обыкновенные дифференциальные уравнения
- •9.1. 9.2.
- •9.23 . 9.24.
- •9.47 . 9.48.
- •9.89 . 9.90.
- •§2. Обыкновенные дифференциальные уравнения
- •9.131 . 9.132. 9.133.
- •9.161 ,. 9.162,.
- •9.163 ,. 9.164,,.
- •9.165 . 9.166,,. 9.167,,. 9.168,,. 9.169. 9.170.
- •9.171 . 9.172.
- •9.191 .
- •9.245 9.246
- •9.263 9.264
- •9.273 9.274
- •9.281 .
- •9.313. 9.314 .
- •9.323 . 9.324.
- •9.325 . 9.326.
- •9.327 . 9.328.
- •9.331 .
- •9.349 ,,;
- •10.1 . 10.2 .
- •10.3 . 10.4.
- •10.5 . 10.6.
9.23 . 9.24.
9.25 . 9.26.
9.27 . 9.28.
9.29 . 9.30. 9.31. 9.32.
9.33 . 9.34.
9.35. 9.36.
Уравнение вида приводится к однородному уравнению или уравнению с разделяющимися переменными.
Пусть , тогда:
1) если , то подстановкой, гдеи- новые переменные,и- некоторые числа, определяемые из системы уравнений, исходное уравнение приводится к однородному ДУ относительно новых переменныхи;
2) если , то подстановкойисходное уравнение приводится к уравнению с разделяющимися переменными.
В задачах 9. 37-9.40 найти общие решения уравнений:
9.37 . 9.38.
9.39.
9.40 .
В задачах 9.41-9.46 найти частные решения уравнений, удовлетворяющие указанным начальным условиям:
9.41 ,.
9.42 ,.
9.43 ,. 9.44,.
9.45 ,.
9.46 ,.
Уравнение вида называетсялинейным. Уравнение , в котором правая часть тождественно равна нулю, называетсяоднородным линейным уравнением.
Общее решение неоднородного линейного уравнения находится подстановкой ,, гдеи- неизвестные функции от. Уравнение тогда примет вид. Приравняв нулю выражение в скобках, получим уравнение с разделяющимися переменными, из которого найдёмв виде его частного решения, где- какая-нибудь первообразная для. Подставив затем найденное выражениев уравнение, получим уравнение с разделяющимися переменными, из которого найдёмв виде его общего решения. В результате найдём и общее решение исходного уравнения в виде.
Некоторые уравнения становятся линейными, если поменять ролями искомую функцию и независимую переменную. Например, уравнение - нелинейное относительнои, является линейным относительнои:.
В задачах 9.47-9.62 найти общие решения следующих линейных дифференциальных уравнений:
9.47 . 9.48.
9.49 . 9.50.
9.51 . 9.52.
9.53 . 9.54.
9.55. 9.56.
9.57 . 9.58.
9.59 . 9.60
9.61 . 9.62.
В задачах 9.63-9.70 найти частные решения уравнений, удовлетворяющие указанным начальным условиям:
9.63,. 9.64,.
9.65,. 9.66,.
9.67,.
9.68,. 9.69,.
9.70 ,.
Уравнение вида , гдеи, называетсяуравнением Бернулли. Оно приводится к линейному с помощью подстановки . Решение уравнения Бернулли можно также найти непосредственно подстановкой.
В задачах 9.71-9.78 найти общие решения уравнений Бернулли:
9.71 . 9.72.
9.73 . 9.74.
9.75 . 9.76.
9.77 . 9.78.
Уравнение называетсяуравнением в полных дифференциалах, если его левая часть является полным дифференциалом некоторой функции , т.е.. Это имеет место, если выполнено тождество.
Общий интеграл уравнения имеет вид , где- произвольная постоянная. Функциюнаходим, используя равенстваи. Сначала, интегрируем первое из равенств пои определяем функциюс точностью до произвольной дифференцируемой функциив виде, где- одна из первообразных для функции. Затем, подставляем это выражение дляво второе из равенств и получаем дифференциальное уравнение для определения функции:, интегрируя которое находимв виде его частного решения.
В задачах 9.79-9.86 решить следующие уравнения, предварительно убедившись, что они являются уравнениями в полных дифференциалах:
9.79 .
9.80 .
9.81 . 9.82.
9.83 .
9.84 .
9.85 ;.
9.86 ;.
Уравнения первого порядка , не разрешённые относительно производной, решают следующими методами.
1) Разрешаем уравнение относительнои получаем одно или несколько уравнений вида(), каждое из которых надо решить. Если решение уравнений найдено в виде общих интегралов, то общий интеграл исходного уравнения записываем в виде.
2) Метод введения параметра. Разрешаем уравнение относительнои записываем в виде. Вводим параметри получаем. Берём полный дифференциал от обеих частей равенстваи заменяячерез, получаем уравнение вида. Если решение этого уравнения найдено в виде, то учитывая равенство, записываем решение исходного уравнения в параметрическом виде:,. Уравнения видарешают таким же способом.
В задачах 9.87-9.92 разрешить следующие уравнения относительно и найти их общее решение:
9.87 .9.88 .