Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1580

.pdf
Скачиваний:
18
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.35 Mб
Скачать

y С ex С

 

1

x

 

1

x

 

 

e 2

6 e2 .

1

2

 

 

 

 

 

 

6. y y 3x2 1.

Решение. Это линейное неоднородное уравнение третьего порядка с постоянными коэффициентами. Сначала находим общее решение од-

нородного

уравнения

y y 0. Составляем характеристическое

уравнение

t3 t 0.

Корни характеристического уравнения равны

t1 0; t2 1; t3 1. Общее решение однородного уравнения имеет

вид y C1 C2ex C3e x .

Найдем теперь частное решение неоднородного уравнения. Правая часть уравнения является многочленом второй степени, характеристическое уравнение имеет один корень, равный нулю, поэтому частное решение имеет вид Y Ax3 Bx2 Cx. Подставим частное решение в исходное уравнение. Предварительно вычислим производные: Y 3Ax2 2Bx C; Y 6Ax 2B; Y 6A. После подстановки

в исходное уравнение получаем

 

6A (3Ax2 2Bx C) 3x2 1.

 

Приравниваем коэффициенты при одинаковых степенях x , по-

лучаем систему

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3A 3;

 

 

 

A 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2B 0;

B 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6A C 1

 

 

 

C 5.

 

Итак, частное решение исходного уравнения имеет вид

 

 

 

Y x3

5x.

 

 

Общее решение исходного уравнения имеет вид

 

 

 

y C C

2

ex C

3

e x x3 5x.

 

 

1

 

 

 

 

dx

 

7x y;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

2x 5y.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

149

Решение. Система решается методом исключения переменных. Для этого продифференцируем первое уравнение системы по переменной t:

 

 

 

 

d2x

 

7

dx

 

dy

.

 

 

 

 

 

 

dt2

dt

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставим в полученное

 

уравнение значение

dy

из второго

 

 

уравнения системы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

2x

 

7

dx

( 2x 5y).

 

dt2

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заменяя функцию y ее выражением из первого уравнения систе-

мы y dx 7x, приходим к линейному однородному уравнению вто- dt

рого порядка относительно одной неизвестной функции х:

d2x

7

dx

2x 5(

dx

7x)

или

d

2x

12

dx

37x 0.

dt2

dt

dt

dt2

dt

 

 

 

 

 

 

Последнее уравнение – однородное линейное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами. Решая

характеристическое

 

уравнение

t2 12t 37 0, находим корни

t1 6 i

и t2 6 i. Таким образом,

общее решение дифференци-

ального

уравнения

 

x e 6t (C

 

cost C

2

sint).

Дифференцируя по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следнее уравнение по t, находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

6e 6t (C

 

 

cost C

2

sint) e 6t ( C

 

sint C

2

cost).

 

 

 

 

 

 

dt

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставим выражения для х и для

dx

в равенство y

dx

7x и

 

 

 

приведем подобные члены:

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 6e 6t(C cost C

2

sint) e 6t( C sint C

2

cost) 7 e 6t(C cost

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

150

C2 sint)=e 6t (C2 C1)cost (C2 C1)sint .

Таким образом, решением данной системы дифференциальных уравнений являются функцииx e 6t (C1 cost C2 sint) и

y=e 6t (C2 C1)cost (C2 C1)sint .

Библиографический список

1.Баранова Е.С. Практическое пособие по высшей математике. Типовые расчеты: учебное пособие/ Е.С. Баранова, Н.В. Васильева, В.П. Федоров. – СПб.:

Питер, 2008. – 320 с.

2.Галушкина Ю.И. Конспект лекций по дискретной математике/Ю.И. Галушкина. – М.: Айрис-пресс, 2007.– 176 с.

3.Игошин В.И. Задачи и упражнения по математической логике и теории алгоритмов: учеб. пособие для студ. учеб. заведений / В.И.Игошин. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 304 с.

4.Карасева Р.Б. Высшая математика дистанционно: учебное пособие/Р.Б. Карасева. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2004.– Ч. 1. – 148 с.

5.Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления: учеб. для втузов: в 2 т./ Н.С. Пискунов. –М.:Интеграл-Пресс, 2002.– Т. I. – 416 с.

6.Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления: учеб. для втузо:. в 2 т./ Н.С. Пискунов. –М.:Интеграл-Пресс, 2002.– Т. II. – 544 с.

7.Письменный Д.Т. Конспект лекций по высшей математике: Полный курс/ Д.Т. Письменный. – М.: Айрис-пресс, 2005.– 608 с.

8.Письменный Д.Т. Конспект лекций по теории вероятностей, математической статистике и случайным процессам/ Д.Т. Письменный. – М.: Айрис-пресс, 2008.– 288 с.

9.Руппель Е.Ю. Курс высшей математики. Интегральное исчисление функций одной и нескольких переменных. Дифференциальные уравнения. Элементы теории рядов: учебное пособие/Е.Ю. Руппель. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2001.– 228 с.

10.Сборник типовых расчетов по высшей математике: учебное пособие/под ред. В.Б.Миносцева.–М.:МГИУ, 2004.–582 с.

151

© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2012

Учебное издание

Римма Борисовна Карасева,

Ирина Владимировна Бабичева

ТИПОВЫЕ РАСЧЕТЫ ПО ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКЕ

Учебное пособие

** *

Редактор И.Г.Кузнецова

** *

Подписано к печати 23.11.12 Формат 60х90 1/16. Бумага писчая Оперативный способ печати Гарнитура Times New Roman Усл. п.л. 9,5 уч-изд.л. 6,9 Тираж 250 экз. Заказ №___

Цена договорная

Издательство СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П.Некрасова, 10

__________________________________

Отпечатано в подразделении ОП издательства СибАДИ

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]