
- •6.040201 «Математика», 6.040302 «информатика»,
- •6.040301 «Прикладная математика»
- •Дифференциальные уравнения в прикладных задачах
- •1.1. Дифференциальные уравнения физики, механики
- •1.2. Дифференциальные уравнения геометрии, биологии, химии
- •1.4. Дифференциальные уравнения экономики, социологии, экологии
- •Линейные уравнения с постоянными коэффициентами
- •Метод вариации постоянных
- •Уравнение Эйлера имеет вид:
- •Приложение
- •Контрольная работа № 2 для заочного отделения
- •Контрольная работа №1
- •Контрольная работа №2
- •Контрольная работа №3 Дифференциальные уравнения высших порядков, допускающие понятия порядка
- •Контрольная работа №4
- •Список литературы
Приложение
1. Задачи по физике.
1.1. Счетчик Гейгера, установленный
вблизи радиоактивного изотопа серебра,
при первом измерении зафиксировал 5200
-частиц
в минуту, а через 24 часа – только 300.
Определите период полураспада изотопа
при условии, что скорость радиоактивного
распада пропорциональна количеству
нераспавшегося вещества.
1.2. Найдите закон изменения давления p воздуха в зависимости от высоты h над уровнем моря.
1.3. Тело, температура которого
погружено в термостат, в котором
поддерживается температура
.
Зная, что скорость охлаждения тела
пропорциональна разности между
температурой тела и температурой
окружающей среды, определите, за какое
время тело охладится до
,
если за 20 минут оно охладится до
.
1.4. Скорость охлаждения тела в воздухе
пропорциональна разности между
температурой тела и температурой
воздуха, температура воздуха равна
.
Известно, что в течение 20 минут тело
охлаждается от 100 до 60
.
Определить закон изменения температуры
тела в зависимости от времени
.
В частности, через какой промежуток
времени тело охладится до
?
1.5. Пусть груз весом
подвешен на вертикальной пружине, длина
которой в естественном состоянии равна
l. Груз слегка оттянут
книзу и затем отпущен. Найдите закон
движения груза,
a) пренебрегая массой пружины и сопротивлением воздуха;
b) учитывая сопротивление воздуха, которое пропорционально скорости движения.
1.6. Пусть груз весом
подвешен на вертикальной пружине, длина
которой в ненагруженном состоянии
равна l. На груз действует
периодическая возмущающая сила
sin pt,
где
и
–
постоянные. Найдите закон движения
груза,
a) пренебрегая массой пружины и сопротивлением среды;
b) учитывая сопротивление среды, которое пропорциональное скорости движения.
2. Задачи по геометрии.
2.1. Дано уравнение стороны AB
2x-y-2=0
треугольника ABC, координаты
противолежащей стороны C=(-3,2)
и тангенсы внутренних углов, прилежащих
к данной стороне,
,
.
Напишите уравнение двух других сторон
треугольника. (Система координат
прямоугольная.)
2.2. Даны 3 некомпланарных вектора:
,
,
,
отложенные от одной точки О и направленные
по ребрам трехгранного угла OABC.
Найти (какой-нибудь) вектор d,
который, будучи отложен от точки О,
находился бы внутри трехгранного угла
OABC и образовывал с его
ребрами равные углы.
2.3. найти условие, необходимое и
достаточное для того, чтобы кривая
была плоской.
2.4. Найдите длину кривой
на
.
3. Задачи по биологии.
3.1. Найдите формулу для определения
изменения количества вещества у в
зависимости от времени t,
считая, что в начальный момент времени
t=0 количество вещества
было равно у
.
(Опираясь на закон “естественного
роста”- скорость “роста” вещества
прямо пропорциональна его количеству
) .
3.2. Для сохранения спермы самцов-производителей
на длительное время ее замораживают и
держат при температуре
.
За сколько времени сперма охладится
до
,
если ее начальная температура равна
и известно, что за 20 минут в термостате
она охладилась до
?
Скорость охлаждения прямо пропорциональна разности между температурой тела и температурой в термостате.
3.3. Найдите закон роста палочковидных
клеток с течением времени, если скорость
роста клетки пропорциональна ее длине
l,
,
где
и
- параметры, характеризующие условия
роста клеток,
при
.
3.4. Скорость сокращения мышцы описывается
уравнением
,
где
-
полное сокращение мышцы,
-
постоянная величина, зависящая от
нагрузки,
-
сокращение мышцы в данный момент.
Найдите закон сокращения мышцы, если x =0 при t =0.
3.5. Изучим колонию микроорганизмов, живущих в условиях неограниченных ресурсов питания и неограниченного пространства при отсутствии внутривидовой и межвидовой борьбы. Положим, что микроорганизмы не подавляются никаким другим видом. Установите закон изменения количества живых организмов в зависимости от времени.
3.6. При непрерывном внутрисосудистом
введении препарата со скоростью
изменение его количества в крови
описывается уравнением
,
(где
-
постоянная удаления из крови),
и
.Вычислите
количество препарата в крови ;
концентрацию препарата в крови .
4. Задачи по химии.
4.1. Установлено, что скорость распада радия прямо пропорциональна его количеству в данный момент:
определите закон изменения массы радия
в зависимости от времени, если начальная
масса радия была
при t = 0.
в условии задачи вычислите через сколько времени останется половина вещества?
4.2. В помещении для крупного рогатого
скота работают два вентилятора, каждый
из которых доставляет в минуту по 60
чистого воздуха, содержащего 0,01%
углекислоты. Пологая, что в коровнике
объемом 1600
с начальным содержанием в 0,2% находится
120 коров, каждая из которых выдыхает в
минуту 0,1
воздуха с 5% углекислоты. Определить
наличие углекислоты в 1
воздуха после двухчасового содержания
животных в помещении.
4.3. При брожении скорость прироста действующего фермента пропорциональна начальному количеству. Через 14 часов после брожения масса фермента составила 6 грамм, а через 3 часа – 8 грамм. Найдите массу фермента до начала брожения.
4.4. Скорость распада некоторого лекарственного вещества пропорциональна его начальному количеству. В результате анализа установили, что через 1 час после инъекции в организме осталось 31,4 грамма лекарственного вещества, а по истечении 3 часов – 9,7 грамм.
Определите: сколько грамм лекарственного вещества было введено в организм;
через сколько времени после введения в организме останется 1% первоначального количества вещества.
4.5. Проходит реакция между монооксидом
азота и кислородом:
.
Допустим, что смесь газов
,
и
находятся в химическом равновесии при
определенных температуре и давлении.
Не изменяя температуру увеличим давление
в два раза. Во сколько раз увеличится
скорость прямой реакции и обратной?
Задача 5. Найти
общий интеграл дифференциального
уравнения (Ответ представить в виде
).
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 6. Найти общий интеграл дифференциального уравнения.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 7. Найти общий интеграл дифференциального уравнения.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 8. Найти решение задачи Коши.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
, .
,
.
,
.
,
.
,
.
, .
,
.
,
.
, .
,
.
, .
, .
,
.
, .
,
.
, .
, .
,
.
, .
,
.
, .
, .
,
.
, .
Задача 9. Решить задачу Коши.
,
.
,
.
,
.
,
.
, .
,
.
, .
,
.
,
.
,
.
, .
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
2
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
, .
Задача 10. Найти решение задачи Коши.
, .
,
.
,
.
, .
, .
,
.
, .
, .
, .
, .
,
.
, .
, .
, .
, .
,
.
,
.
, .
, .
, .
,
.
, .
, .
, .
, .
, .
, .
,
.
, .
, .
, .
Задача 11. Найти общий интеграл дифференциального уравнения.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 12. Для данного дифференциального уравнения методом изоклин построить интегральную кривую, проходящую через точку .
,
.
,
.
, .
,
.
,
.
,
.
, .
,
.
,
.
,
.
,
.
,
,
.
,
.
,
.
, .
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
,
.
, .
, .
, .
, .
, .
, .
, .
, .
, .
Задание 13. Найти общее решение дифференциального уравнения.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 14. Найти решение задачи Коши.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
, , .
,
,
.
,
, .
, ,
.
,
, .
,
,
.
,
,
.
, ,
.
, ,
.
,
,
.
,
, .
, ,
.
, ,
.
, , .
, , .
, ,
.
, ,
.
, , .
,
,
.
, .
.
, , .
,
,
.
,
,
.
Задача 15. Найти общее решение дифференциального уравнения.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 16. Найти общее решение дифференциального уравнения.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 17. Найти общее решение дифференциального уравнения.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 18. Найти общее решение дифференциального уравнения.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Задача 19. Найти решение задачи Коши.
, ,
.
,
,
.
,
,
.
,
,
.
, , .
,
,
.
,
, .
,
,
.
,
,
,
,
.
, , .
,
,
.
, , .
,
,
.
,
,
.
,
,
.
, , .
,
,
.
, , .
, ,
.
,
,
.
, ,
.
, , .
,
,
.
, , .
, ,
.
,
,
.
,
,
.
, , .
, , .
, , .