Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Краткий курс лекций.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
842.24 Кб
Скачать

2. Дифференциальные уравнения первого порядка

2.1. Уравнения вида

, или , или

называются уравнениями с разделяющимися переменными.

2.2. Уравнение вида где непрерывные в некоторой области и однородные функции одной и той же степени, называется однородным.

Функция называется однородной степени m если для любого t выполняется равенство

С помощью замены однородное уравнение сводится к уравнению с разделяющимися переменными и .

2.3. Уравнение вида , линейное относительно неизвестной функции , называется неоднородным линейным дифференциальным уравнением первого порядка.

Общее решение линейного уравнения всегда можно записать в виде

, где С – произвольная постоянная.

3. Линейные дифференциальные уравнения

2-го порядка с постоянными коэффициентами

Дифференциальное уравнение вида

,

где - известная функция, называющаяся линейными дифференциальным уравнением n-2-го порядка с постоянными коэффициентами.

Если то уравнение называется однородным, в противном случае – неоднородным.

Если f(x) – непрерывная функция, то общее решение уравнения состоит из суммы общего решения соответствующего однородного уравнения и частного решения неоднородного уравнения.

Решение однородного уравнения

можно найти, используя алгебраические методы. Для этого заменяем производные на степенные функции, показатель степени которых соответствует порядку производной. Получаем характеристическое уравнение вида

.

Общее решение однородного уравнения определяется в зависимости от вида корней характеристического уравнения.

Правило 1. (корни характеристического уравнения простые и действительные). Если корни характеристического уравнения различные действительные числа , то общее решение уравнения имеет вид: , где - произвольные постоянные.

Правило 2. (корни характеристического уравнения комплексно-сопряженные). Если корни характеристического уравнения комплексно-сопряженные числа то общее решение уравнения имеет вид: , где - произвольные постоянные.

Правило 3. (корни характеристического уравнения действительные, кратные). Если корни характеристического уравнения равные действительные числа , то общее решение уравнения имеет вид: ,где - произвольные постоянные.

Частное решение неоднородного уравнения может быть подобрано по виду правой части. Если правая часть – постоянная величина, то частное решение дифференциального уравнения имеет вид:

- , если нуль является корнем характеристического уравнения;

- , если нуль не является корнем характеристического уравнения.

Здесь А произвольная постоянная, для определения значения которой частное решение подставляется в исходное дифференциальное уравнение.

Числовые ряды

1. Основные определения

Выражение ,

где – некоторые числа, называют числовым рядом, или просто рядом. Числа называют членами ряда, а общим членом ряда. Ряд считается заданным, если существует правило, позволяющее находить по любому номеру соответствующий член ряда. Чаще всего это правило задается в виде формулы общего члена.

Сумма первых членов ряда вида называется n-ой частичной суммой

Ряд   называют сходящимся, если существует конечный предел последовательности  частичных сумм ряда. Сам предел при этом называют суммой ряда и обозначают  . Если предел частичных сумм не существует или бесконечен, то ряд расходится. Сумму сходящегося ряда можно вычислить с любой точностью, заменяя ее частичной суммой соответствующего порядка. Для расходящегося ряда это не так. Поэтому сходимость или расходимость конкретного ряда является основным вопросом для исследования.

Если ряд сходится, то  необходимое условие сходимости ряда. Обратное, вообще говоря, неверно. Члены ряда могут стремиться к нулю, но ряд при этом может расходиться.