
обыкновенные диф ур-я высших порядков
.pdfB ! y |
= z !&/ |
|
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||||||||||||||
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z + |
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2z2 |
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|||||
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= 0, |
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||||
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x2 |
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||||||||
& |
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2dx |
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1 |
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2 |
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x |
|||||||||
dz |
|
|
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|||||||||||||
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|
= − |
|
, |
|
− |
|
= |
|
+ C0, z = − |
|
|
. |
|
|||||||
|
z2 |
x2 |
z |
x |
2 + C0x |
||||||||||||||||
B F z = 0 3 z y |
|
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|||||||||||||||||
|
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|
y = − |
|
x |
, dy = |
− |
xdx |
|
. |
|
||||||||||
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|||||||||||||||
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2 + C0x |
2 + C0x |
|||||||||||||||||
3 " !&/ |
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||||||||||
8 C0 = 0 ! dy |
|
|
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|||||||||||||||||
dy = C0 |
2 + C0x − dx y = |
C02 ln |2 + C0x| − C0 + C1. |
|||||||||||||||||||
1 |
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|
2dx |
|
|
|
|
|
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|
2 |
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x |
( C0 = 0 $1
dy = −xdx/2 y = −x2/4 + C.
B F
z = 0 y = 0 y = C.
-& " &
F (y, y , . . . , y(n)) = 0. @8 8;A
# ! & y = z y &1 &1 &1 F z =
z(y) B 4 y , y , . . . , y(n) &1 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
y = |
dy |
|
= |
dz |
= |
dz |
|
dy |
= |
|
dz |
z, |
|
|
||||||||
dx |
|
|
|
dy dx |
|
|
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|||||||||||||||
|
|
dx |
|
|
|
dy |
dy |
|
z, |
|||||||||||||
y = dx |
= dy z = dy2 z + |
2 |
||||||||||||||||||||
|
|
dy |
|
|
dy |
|
|
|
|
|
|
d2z |
|
dz |
|
|
||||||
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
||||||||||||||||||||||
y(n) = ω |
z, dy |
, . . . , dyn−1 . |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
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|
dz |
|
|
|
|
|
dn−1z |
|
|
|
|

B ! ! y , y , y , . . . , y(n) & @8 8;A
!&/ & (n − 1) & z
y
B y &1 &1 ! "
y = 7GHIJ = & @8 8;A
" !
E ! &
F (y(k), y(k+1), . . . , y(n)) = 0 (1 ≤ k < n), |
@8 8,A |
! & y(k) = z(x) C & @8 8,A &
@8 8;A
F (z, z , . . . , z(n−k)) = 0 (1 ≤ k < n).
+ = 0 & |
|
2yy = y 2 + y2. |
@8 8*A |
B ! yx = z(y) y &1 &1 !& / yxx = zy yx = zy z C & @8 8*A "
2yz dydz = z2 + y2.
B ! z2 = u &/ / 2z dydz = dzdy2 , !&/
yuy = u + y2.
B !&/ ! ! &
u = C1y + y2.
! !" z2 = C1y + y2 y 2 = C1y + y2 &
|
|
dy |
= ±dx ln |y + C1/2 + |
C1y + y2 |
| = ±x + C2. |
|
C1y + y2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
B |
|
|
|||
|
|
|
y = 0. |
|
|
. = 0 & |
|
|
|||
|
|
|
yy + 1 = y 2. |
@8 ()A |

B ! yx = z(y) !&/ yxx = zy yx = zy z C @8 ()A ! &
yzzy = z2 − 1 z2 − 1 = Cy2 y = ± Cy2 − 1.
3 " 1
8 C = 0 6 4 !&/ dy = ±x y = A ± xK
( C < 0 C = −C12 $1
dy
1 − (C1y)2 = ±dx C1y = sin(C0 + C1x);
9 C > 0 C = C12 $1
dy
1 + (C1y)2 = ±dx C1y = ± sh(C0 + C1x).
/ !&/ & @8 8,A
F (y(n−1), y(n)) = 0
2 ' y(n)
& y(n)
|
y(n) = f (y(n−1)). |
|
@8 (8A |
|||||
# ! & y(n−1) = z(x) !&/ & |
|
|||||||
zx |
= f (z) ! |
dz |
= dx. |
@8 ((A |
||||
|
|
|||||||
f (z) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
D & |
|
f (z) = x + C1. |
@8 (9A |
|||||
|
||||||||
|
|
dz |
|
|
|
|
|
E ! !&/ @8 (9A !" z z = ω(x, C) # ! &1 & y(n−1) = ω(x, C) &
!

E ! " & @8 (9A !" z !" &
! &10 B z &1 &1 &1
|
dy(n−2) = y(n−1)dx = zdz |
, |
|
|
||||||||||||||||||
y |
(n |
2) |
= |
|
|
zdz |
|
|
|
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|
|
f (z) |
|
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|
||||||
|
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− |
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|
f (z) |
= ϕ2(z, C2), |
|
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||||||||||||||
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dy |
(n |
|
3) |
= y |
(n |
2) |
dx = |
ϕ2(z,C2)dz |
, |
|
|||||||||||
|
− |
|
|
|
− |
|
|
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|||||||||||
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f (z) |
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@8 (:A |
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(n |
3) |
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|
ϕ2(z,C2)dz |
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y − = |
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|
= ϕ3(z, C2, C3), |
|||||||||||
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|
f (z) |
|
||||||||||||||||||
|
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|||||
|
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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y = ϕn(z, C2, . . . , Cn). |
|
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|||||||||||||||||
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||||||||||||||||||
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6 &!" !&/ / |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dz |
|
= x + C1, |
|
|
||||||||
|
|
|
|
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|
|
f (z) |
|
|
|
|
|||||||||
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|
y |
ϕ |
n( |
z, C |
, . . . , C |
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
n) |
||||||
|
|
|
|
|
& |
|
|
|
||||||||||||||
; = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
y (3y 2 + 2y ) = 1. |
|
@8 (+A |
& @8 (+A !" y ! &
y = z
y = |
1 |
, |
z = |
1 |
. |
|
|
||||
3y 2 + 2y |
3z2 + 2z |
! &
(3z2 + 2z)dz = dx, x = z3 + z2 + C1.
B " / &! @8 (:A
dy = y dx = z(3z2 + 2z)dz, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
y = z(3z2 |
|
|
|
|
|
|
|
z4 |
|
|
z3 |
|
|
|
||
+ 2z)dz = |
3 |
|
+ |
2 |
+ C2, |
|
||||||||||
4 |
3 |
|
||||||||||||||
dy = y dx = |
34 |
|
+ 23 |
|
+ C2 |
(3z2 + 2z)dz, |
|
|||||||||
|
|
|
|
z4 |
|
|
z3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = 34 |
+ 23 |
|
+ C2 (3z2 |
+ 2z)dz = 28 |
+ 12 |
|||||||||||
|
z4 |
|
|
z3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9z7 |
7z6 |
@8 (.A
+4z5 + C2(z3 + z2) + C3. 15

B !&/ /
|
x = z3 + z2 + C1, |
|
|
|
|
|||||||
y = |
9z7 |
+ |
7z6 |
+ |
4z5 |
+ C2(z |
3 |
2 |
) + C3. |
|||
|
28 |
12 |
15 |
|
+ z |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 ' y(n−1) |
|
|||||||
& |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
y(n−1) = f (y(n)). |
|
|
@8 (;A |
||
# ! & y(n−1) = z(x) !&/ & |
|
|
||||||
|
|
|
|
z = f (zx). |
|
|
|
@8 (,A |
6 z = dz |
= p & dz = pdx z = f (p) # & |
|||||||
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
! p dz = f (p)dp = pdx $1 |
|
|||||||
|
f |
p |
dp |
x = |
p |
dp |
|
|
dx = |
|
( ) |
|
f ( p) |
|
+ C1. |
@8 (*A |
|
|
p |
|
|
|||||
@8 (,A " |
|
|
|
|
||||
|
|
|
y(n−1) = f (p). |
|
|
@8 9)A |
/ & @8 (*A @8 9)A " / &!
@8 (:A @ z & & pA 6 &!" !&/
/
|
|
|
|
p)dp |
|
|
|
|
x = |
|
f ( |
+ C1, |
|
|
|||
|
p |
n) |
|
|||||
|
y = |
n( |
|
2 |
, . . . , C |
. |
||
|
|
ϕ |
p, C |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
!" 3
B& " & & / !
|
y(n−1) = ϕ(t), y(n) = ψ(t). |
|
|||||
B dy(n−1) |
= y(n)dx !&/ |
|
|||||
|
y(n−1) |
ϕ (t)dt |
ϕ (t)dt |
|
|||
dx = |
|
= |
|
, x = |
|
|
+ C1. |
y(n) |
ψ(t) |
ψ(t) |

B &! @8 (:A ' /
|
x = ψ(t) + C1, |
|
|
|
ϕ (t)dt |
y = φ(t, C2, . . . , Cn).
F (y(n−2), y(n)) = 0
2 ' y(n)
&
y(n) = f (y(n−2)).
# ! & y(n−2) = z(x) !&/ &
|
|
zxx = f (z). |
|
z = |
dz |
& / & |
|
dx |
|||
& / z dx = dz !&/ |
|||
|
|
2z dz = 2f (z)dz. |
|
D & |
|
z 2 = |
2f (z)dz + C1. |
@8 98A
@8 98A 2z dx
! &
dx = |
|
, x = |
2f (z)dz + C1 |
+ C2. |
@8 9(A |
|||
2f (z)dz + C1 |
||||||||
|
dz |
dz |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
# ! !&/ " / ! & |
||||||||
@8 9(A & 1 y(n−2) = ω(x, C1, C2) |
|
|||||||
|
2 ' y(n−2) |
|
||||||
& |
|
|
|
|||||
|
|
y(n−2) = f (y(n)). |
|
|
||||
# ! & y(n−2) = z(x) !&/ & |
|
|
||||||
|
|
|
z = f (zxx). |
|
|
@8 99A |

B ! z = u z = f (u) $1
dz = fudu. |
@8 9:A |
& |
|
dz 2 = 2z dz = 2z z dx = 2z dz = 2udz = 2ufudu. |
@8 9+A |
D &
z = |
|
|
|
dz |
|
2ufudu + C1, dx = |
|
. |
|||
|
2ufudu + C1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B ! &!& @8 9:A &
x = |
2ufudu + C1 |
+ C2. |
@8 9.A |
|
fudu |
|
|
# ! !&/ " / ! &
@8 9.A & 1 y(n−2) = ω(x, C1, C2)
! "
"#
" 8 8
F (x, y, y , . . . , y(n)) = 0 @8 9;A
!" & '
! y → ky , y → ky , . . . , y(n) → ky(n) ! & !
F (x, ky, ky , . . . , ky(n)) = kmF (x, y, y , . . . , y(n)).
@8 9;A & ! ! "
y = yz, |
@8 9,A |
z & z = z(x)
# & ! !" &!& @8 9,A
y yz
|
y |
= |
|
3 |
|
|
), |
|
|
y |
z + yz |
= y(z2 + z |
|||
y = y(z |
+ 3zz + z ), |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y(n) = yω(z, z , . . . , z(n−1)). |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B ! ! y , y , . . . , y(n) & @8 9;A
F (x, y, yz, y(z2 + z ), . . . , yω(z, z , . . . , z(n−1))) = 0.
& ! ! & F
"
ymF (x, 1, z, (z2 + z ), . . . , ω(z, z , . . . , z(n−1))) = 0.
# ! ym @ 4 y = 0 ' A !&/
F (x, 1, z, (z2 + z ), . . . , ω(z, z , . . . , z(n−1))) = 0.
& (n − 1) E ! 0
z = ϕ(x, C1, C2, . . . , Cn−1),
z y /y !&/
y /y = ϕ(x, C1, C2, . . . , Cn−1).
D &
y = Cnexp |
ϕ(x, C1, C2, . . . , Cn−1)dx . |
|
! & |
@8 9;A |
|
, = 0 & |
|
|
xyy − xy 2 − yy = 0. |
@8 9*A |
B ! ! 4 & # !
& y → ky , y → ky , y → ky & @8 9*A
k2yy − k2xy 2 − k2yy = 0.
# ! & k2 !&/ ' &
xyy − xy 2 − yy = 0.
B ! y = yz !&/ y = y(z2 + z ) B ! ! y y & @8 9*A 0 y2 !&/
x(z2 + z ) − xz2 − z = 0 ! xz − z = 0.
D & ! & z = C1x 3 z y /y y /y = C1 D & 0 !&/
y = C2e(C1/2)x2 .
$ % ' "
" 8 (
|
F (x, y, y . . . , y(n)) = 0 |
@8 :)A |
|
0 ! |
|
|
x → kx , y → kmy , y → km−1y , . . . , y(n) → km−ny(n) |
@8 :8A |
! |
& ! |
|
F (kx, kmy, km−1y , . . . , km−ny(n)) = ksF (x, y, y , . . . , y(n)).
L / ! m " & & & !
' / ! k & ' " /! & !
@8 :8A
B ! / ! m ! " &
x = et, y = zemt, |
@8 :(A |

t F |
|
|
|
|
z F |
& C |
||||||||||||||||||||||||||
|
d |
|
= e−t |
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
, y |
. . . , yx(n) |
&1 |
! &10 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
dx |
|
|
|
|
dt |
|
x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||
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y |
|
= |
|
dy |
e |
t |
= |
d2z |
+ (2 |
m 1) dz |
+ m(m 1)z e(m |
− |
2)t, |
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||||||||||||||||||||||||||||
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− |
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2 |
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dz + mz |
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|||||||||||
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|
y |
= dy e−t |
= |
dz emt + mzemt |
= |
|
emt, |
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@8 :9A |
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x |
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dt |
|
|
dt |
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dt |
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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
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x |
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dt |
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dt |
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dt |
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yx |
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= ω z, dt , . . . , dtn |
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e(m−n)t. |
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(n) |
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dz |
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dnz |
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6 ! " & @8 :(A & @8 :)A ! & |
|||||||||||||||||||||||||||||||
&! @8 :9A !&/ & ! 0 |
emt |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
& 0 t & & |
|||||||||||||||||||||||||||||||
& |
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|
E ! & @8 :)A x < 0 ! & ! " x = −et |
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* = 0 & |
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x4y + (xy − y)3 = 0. |
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@8 ::A |
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|
|
B / 4 & 0 |
||||||||||||||||||||||||||||||
/ ! m B |
|
' /! / / x y y |
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y &1 1 m (m |
− |
1) (m |
− |
2) 4 + m |
− |
2 = |
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3(1+m−1) = 3m & m = 1 C " ! & x = et y = zet C
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y |
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dy |
t |
= |
|
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d2z |
|
dz |
|
t |
, |
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||||||||
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= dt e− |
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dt2 |
+ dt |
e− |
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y |
= dy e−t |
= |
dz + z , |
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dt |
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dt |
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& @8 ::A |
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||||||||
e4t dt2 |
+ dt e−t + et dt + z |
− zet |
3 |
= 0 dt2 |
+ dt |
+ |
dt |
|
3 |
|||||||||||||||||||||||||
|
= 0. |
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|
d2z |
dz |
|
|
|
|
dz |
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d2z |
dz |
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|
dz |
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B ! " dz = u(z) z &1 &1 C |
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dt |
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d2z |
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du |
|
du dz |
|
du |
|
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|||||||||
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= |
|
= dz |
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|
= |
|
u. |
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dt2 |
dt |
dt |
dz |
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B 4 & & |
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du |
+ u + u3 = 0 |
|
du |
+ 1 + u2 = 0. |
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|
u |
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dz |
dz |
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