обыкновенные диф ур-я высших порядков
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@( 9,A
λ3 − 4λ2 + +5λ − 2 = 0.
D !" & 4 ' / & ! ! &1 / "
!" & &1 / " !&/ / @( 9;A
x = et
|
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yt − 4yt + 5yt − 2y = e3t. |
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|||||||||||||
>& e3t & / ! 3 |
|
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! |
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||||||||||||||||||||||
' / |
& |
|
4 & |
/ |
0 |
|
|||||||||||||||||||||||
y1 = Ae3t B ! |
|
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y1 & ' A = 1/4 |
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! !" 0 |
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t |
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2t |
1 |
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3t |
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2 |
1 |
3 |
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|||
y = (C1 + C2t)e + C3e |
|
+ |
|
e |
|
= (C1 + C2 ln x)x + C3x |
|
+ |
|
x |
|
(x > 0). |
|||||||||||||||||
|
4 |
|
|
4 |
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||||||||||||||||||||||||
B x < 0 !&/ |
|
! / &! ln |x| ln x |
|
||||||||||||||||||||||||||
& 2 &4 |
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|||||||||||||||
6 x2y − xy |
− 3y = 0 |
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||||||||
x2y + xy |
+ 4y = 0 |
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||||||||
$ x2y − xy + y = 8x3 |
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|||||||||
+ x2y − 2y = sin ln x |
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|||||||||
, (2x + 3)3y |
+ 3(2x + 3)y − 6y = 0 |
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||||||||||||||||||
7 '4 6 y = C1x3 + |
C2 |
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||||||||||||
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x |
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y = C1 cos(2 ln x) + C2 sin(2 ln x) |
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||||||||||||||||||
$ y = x(C1 + C2 ln |x|) + 2x3 |
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|||||||||||||||
+ y = C |
x2 + C x−1 + 0, 1 cos ln x |
− |
0, 3 sin ln x |
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|||||||||||||||||||
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
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3 |
|
3/2 |
|
3 |
|
1/2 |
|
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||||
, y = C1 |
|
|
3 |
|
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|
x |
|
+ C3 x + |
|
|
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|||||||||||
x + 2 + C2 |
+ 2 |
|
2 |
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|
"
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#! &
a0(x)y(n) + a1(x)y(n−1) + . . . + an−1(x)y + an(x)y = 0 @9 8A
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E ! / y1(x) & |
@9 8A |
|
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! " & #! |
4 & |
" y = y1z ! " & z = u |
|
|
6 !&/ & |
|
|
a0(x)y + a1(x)y + a2(x)y = 0 |
@9 (A |
!" " &! $ ? & !!
|
|
|
y1 |
y2 |
|
|
|
|
|
a0(x) dx , |
|
@9 9A |
|||
|
|
|
= Cexp − |
|
|||||||||||
|
|
y1 |
y2 |
|
|
|
|
|
a1(x) |
|
|
||||
|
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|
y1 y2 !1 |
|
& |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
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n @9 8A &! $ ? & !! |
||||||||||||||
|
|
y1 |
. . . yn |
|
|
= Cexp |
|
|
a1(x) dx |
, |
@9 :A |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
y1 |
. . . yn |
|
|
|
− |
|
|
|
|
||||
|
(n 1) |
. . . y |
(n |
− |
1) |
a0(x) |
|
||||||||
|
y |
− |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
& |
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y1(x), y2(x), . . . , yn(x) |
|
@9 +A |
" & !" |
|
E ! & !" @9 +A & |
@9 8A |
0 & |
|
a0(x)y(n) + a1(x)y(n−1) + . . . + an−1(x)y + an(x)y = f (x) |
@9 .A |
" !&/ ' $0
& '
y = C1(x)y1 + C2(x)y2 + . . . + Cn(x)yn.
>& Ci(x) ! 1 |
|
|
|
|
|||||
|
C1y1 + C2y2 + . . . + Cnyn = 0, |
|
|
||||||
|
C1y1 + C2y2 + . . . + Cnyn = 0, |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C y(n−2) + C y(n−2) + . . . + C yn(n−2) |
||||||||
|
(n |
1) |
|
(n |
1) |
|
|
(n |
1) |
|
− |
|
|
− |
|
+ . . . |
+ Cn |
− |
|
|
C1y1 |
|
+ C2y2 |
|
yn |
|
|||
|
1 1 |
|
|
2 2 |
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
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|
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|
|
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|
|
|
|
|
|
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|
|
|
8 = 0 &
= 0,
= f (x) . a0(x)
x(x + 1)y + (x + 2)y − y = 0, |
@9 ;A |
! / y1 = x + 2
B &! $ ? & !! @9 9A
|
y1 |
y2 |
|
= C1exp − |
x(x + 1) dx ; |
y1y2−y1y2 = C1exp − x − x + 1 |
dx . |
||
|
y1 |
y2 |
|
|
x + 2 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! / & y12 !&/ ! &1
y2/y1
|
|
2 |
= |
2 − |
1 |
= |
− |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
= |
|
|
· |
|
|
. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
y1 |
|
|
y |
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
y1 |
|
|
|
y |
|
|
x |
|
||||||||
|
|
|
|
y1y |
|
y y2 |
|
|
|
|
x+2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
y |
|
|
C1exp |
|
|
x(x+1) dx |
|
y |
|
|
C1 |
|
x + 1 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
C y1 = x + 2 |
|
41 |
|
x2 − |
(x + 2)2 dx + C2 = |
|||||||||||||||||||||||||
|
y1 |
= C1 |
x2(x + 2)2 dx + C2 = |
|||||||||||||||||||||||||||
|
y2 |
|
|
|
x + 1 |
|
|
C |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 4 −x |
+ (x + 2) + C2. |
|
|||||||
|
C1 |
1 |
|
1 |
|
|
|
||
$0 & @9 ;A |
|
|
|
||||||
y2(x) = − |
|
C1 |
|
|
|
||||
|
|
+ C2 |
(x + 2). |
|
|||||
|
2x |
|
|||||||
( = 0 & |
|
|
|
||||||
x2(2x − 1)y + (4x − 3)xy |
− 2xy + 2y = 0, |
@9 ,A |
|||||||
! / |
y1 = 1/x y2 = x |
|
# ! & y = y2z = xz u = z 6 &!"
& @9 ,A
x2(2x − 1)u + (10x2 − 6x)u + (6x − 6)z = 0.
L y1 ! u1 = −x23
B &! $ ? & !! @9 9A
|
u1 |
u |
|
= Cexp − |
x2 |
(2x− |
|
1) dx . |
|
|
u1 |
u |
|
|
10x2 |
6x |
|||
|
|
|
|
− |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 ! &1 u & ! 4
u1
|
|
|
|
|
u1 |
|
|
|
|
|
u12 |
· |
|
x6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
= |
|
C |
|
|
|
(2x |
− 1) . |
|
|
|||||||||||
B u1 |
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
u = − |
C1 |
|
|
|
− 1)2 |
|
|
|
C2 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
(2x |
+ |
|
|
|
|
. |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
x3 |
x3 |
|
|
|||||||||||||||||||||
6 0 |
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
z = |
− |
C |
|
|
(2x − 1)2 |
dx + C |
|
|
|
|
dx |
+ C |
|
= |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
x3 |
3 |
|
|||||||||||||
|
= C1 |
ln |x| + x − |
|
8x2 + x2 + C3. |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
C2 |
|
|
||||
6 0 |
& y |
!&/ 0 & |
|||||||||||||||||||||||||||
@9 ,A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
y = C1(x ln |x| + 1) + |
+ xC3. |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
#! & |
|
@9 .A !" " ! |
|||||||||||||||||||||||||||
&10 / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 B& " & u1 u2 |
! 1 |
/ |
|
|
|||||||||||||||||
& @9 .A ' " y = u1 − u2 |
" |
|
|
||||||||||||||||||
&10 & |
@9 8A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
8 = 0 & |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
(x2 − 1)y + 4xy + 2y = 6x, |
|
|
@9 *A |
|
|
||||||||||||
! / |
u1 = x u2 = |
x2 + x + 1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
x + 1 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0 &10 & |
|
|
||||||||||||||||
|
|
(x2 − 1)y + 4xy + 2y = 0. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
@9 8)A |
|
|
|||||||||||||
/ |
/ @8A ' / & @9 8)A |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y1 = u2 − u1 = x + 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
D !" & |
&!& $ ? & !! |
@9 9A 0 |
|
|
|||||||||||||||||
& @9 8)A |
− 1 |
|
|
y1 |
|
|
= |
(x − 1)2 |
y = x + 1 |
+ x −2 |
1 . |
||||||||||
y1 |
|
= C1(x+1)2exp − x2 |
|
||||||||||||||||||
|
y |
|
|
|
4xdx |
|
|
|
y |
|
|
|
|
C1 |
|
C1 |
|
C |
|
|
#! ' 0 & @9 *A
!" & ' 0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = |
C1(x) |
+ |
C2(x) . |
|
|
@9 88A |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x + 1 |
x − 1 |
|
|
|
|
|
||||
>& C1(x) C2(x) ! |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
x |
C1 |
(x) |
|
− C2(x) |
6x |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
3 |
2 |
||||||
|
C |
(x) |
+ |
C (x) |
= 0, |
|
|
|
|
|
C = 3x(x + 1), |
|
C1(x) = x3 + |
3 |
x2 + C1, |
||||||||||
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
−(x+1)2 |
|
− |
(x−1)2 = x2−1 . |
|
C2 = 3x(x − 1). |
C2(x) = −x |
+ 2 x |
+ C2. |
|||||||||||||||||
|
+1 |
|
|
x |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
B C1(x) C2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
&!& @9 88A !&/ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C1 |
|
|
C2 |
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = |
|
+ |
|
+ x2 − 1 . |
|
|
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|
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|||||
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|
|
|
|
|
|
|
|
x + 1 |
x − 1 |
|
|
|
|
|
& 2 &4
xy + 2y − xy = 0, y1 = ex/x
5 y − 2(1 + tg2 x)y = 0, y1 = tg x
xy − y − xy + y = 0, y1 = x, y2 = ex
0 x2(2x − 1)y + (4x − 3)xy − 2xy + 2y = 0, y1 = x, y2 = 1/x
(3x3 + x)y + 2y − 6xy = 4 − 12x2, y1 = 2x, y2 = (x + 1)2
7 '4
xy = C1e−x + C2ex
5 y = C1 tg x + C2(1 + x) tg x
y = C1x + C2ex + C3e−x 0 y = C1x + C2x−1
y = C1(x2 + 1) + C2x−1 + 2x
) " # / "# 0
6 ' !&/ ' / & &
9 = / &
(2x + 1)y + (4x − 2)y − 8y = 0, @9 8(A
! 10 ! / /! @ ! &0 & A
$! " /! B& "
y = xn + a1xn−1 + . . . + an−1x + anx + an.
B y & !&/
(2x + 1)[n(n − 1)xn−2 + . . .] + (4x − 2)[nxn−1 + . . .] − 8[xn + . . .] = 0.
B &!1 4 xn &
"
4n − 8 = 0,
& n = 2 C /! " ! "
" y = x2 + ax + b B ! & @9 8(A
4ax + 2 − 2a − 8b = 0.
! !" a = 0 2 − 2a − 8b = 0 $1 b = 1/4 L
y = x2 + 14 .
: = / &
xy − (2x + 1)y + (x + 1)y = 0. |
@9 89A |
B ! / / /!
!" x
y = xn + a1xn−1 + . . . + an−1x + anx + an.
B y & !&/
x[n(n − 1)xn−2 + . . .] − (2x + 1)[nxn−1 + . . .] + (x + 1)[xn + . . .] = 0.
B &!1 4 xn+1
1 = 0.
C !&/ ! / / /!
&0 & -& "
y = ekx.
B &
x(k − 1)2 − (k − 1) = 0 k = 1.
L
y = ex.
& 2 &4
56 xy − (x + 1)y − 2(x − 1)y = 0 5 (x2 − 1)y + (x − 3)y − y = 0
5$ x(x2 + 6)y − 4(x2 + 3y + 6xy = 0
5+ x2 ln xy − xy + y = 0
7 '4
56 y = C1e2x + C2(3x + 1)e−x
5 y = C1(x − 3) + xC+2 1 5$ y = C1(x2 + 2) + C2x3
5+ y = C1x + C2(ln x + 1)
# $ %
%
, # 0 "# "#
"#
! !" &
y + p(x)y + q(x)y = 0 |
@: 8A |
/ !" & ! |
|
y = y0, y = y0 x = x0, |
@: (A |
y0 y0 !" 0 / !
* 8 B& " & p(x) q(x) ! /
x0 " ! 1
∞ |
∞ |
|
|
|
|
p(x) = |
pk(x − x0)k; q(x) = qk(x − x0)k, |
@: 9A |
k=0 |
k=0 |
|
' 0 ! |x − x0| < r C / ! |
& |
@: 8A / !" & ! @: (A y = y(x)
!
|
∞ |
|
y(x) = y0 + y0 |
|
|
(x0)(x − x0) + Ck(x − x0)k, |
@: :A |
|
|
k=2 |
|
' 0 ! / @: 9A
E ! / ! y0 y0 4 Ck @: :A ! 1
/ @: :A & @: 8A
&!1 4 ! / ' ' x − x0 ! / !&/ + #% ,-.
6 ! ' / 0 / 1 !&/ p(x) q(x) ! ! ! ! 6 !&/ @: :A '
' / ' x 6 !&/ & '
/ x0 ! !1 & p(z) q(z)
' ! ! z
#! 0 & @: 8A /
! ' / ' y1 y2 $/ & !" &1 & y1 y2 &1 / x = x0 / y1 = 1 y1 = 0 x = x0 K y2 = 0 y2 = 1 x = x0
E ! @: :A ! 10 & @: 8A &
& " " & & / 4! &
/ &! @9 9A
< ' ! ! ' &
!" n
y(n) + a1(x)y(n−1) + . . . + an−1(x)y + an(x)y = f (x)
! 4 a1(x), a2(x), . . . , an(x) / "1 f (x) B 4 & ! 10 / !" & !
|
|
|
|
|
|
y = y0 |
, y = y |
, . . . , y(n−1) |
= y(n−1) |
|
|
x = x0, |
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|||||||||||||||
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0 |
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|
0 |
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y |
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|
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y(n−1) |
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|
|
∞ |
|
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|
|
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|
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|
|
0 |
|
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|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
y |
|
y |
x |
− |
x |
|
|
|
|
x |
− |
x |
2 |
|
. . . |
|
|
|
x |
− |
x |
|
(n−1) |
|
C |
x |
− |
x |
|
k, |
|
|
= |
|
o + |
0( |
|
|
0) + |
2! |
( |
|
|
|
0) |
+ |
|
+ |
(n 1)! |
( |
|
|
0) |
|
+ |
k( |
|
|
0) |
|
|||||
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|
k=n |
|
|
|
|
|
|
|x − x0| < r
8 = ' /
|
y + y = 0, |
@: +A |
|
y(0) = 1; y (0) = 0. |
|
|
|
|
! &! @: :A /
" ∞
y(x) = 1 + Ckxk. |
@: .A |
k=2 |
|
4 Ck ' ! ' 4 B
@: .A & @: +A 4
' ' x !&/ ! &10&1 &
x0 |
2C2 + 1 = 0, |
||
x C3 = 0, |
|||
x2 |
4 · 3 · C4 + C2 = 0, |
||
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|||
xk |
k(k − 1)Ck + Ck−2 = 0, |
||
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|||
B ! !" / ! |
4 / |
||
C2k = |
(−1)k |
, C2k+1 = 0, k = 0, 1, 2, . . . |
|
(2k)! |
|||
|
|
||
C / ! |
|||
|
y(x) = ∞ (−1)kx2k . |
||
|
|
|
(2k)!
k=0
' 0 & y = cos x
! ! /
( = ' !
& |
|
y − xy = 0. |
@: ;A |
= y1(x) y2(x) & ! 10 / !" & !
y1(0) = 1, y1(0) = 0; y2(0) = 0, y2(0) = 1.
$ & & ! B &! @: :A
∞
y1(x) = 1 + |
akxk, |
@: ,A |
|
k=2 |
|