
Математика / 3 семестр / 1 МОДУЛЬ Дифференциальные уравнения / Терехина Фикс - Дифференциальные уравнения
.pdf
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1: y(4) = sin x ; 2x: |
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pOSLEDOWATELXNYM INTEGRIROWANIEM NAHODIM |
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y000 |
= Z y(4) dx = Z (sin x ; |
2x) dx = ; cos x ; x2 + C1: |
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||||
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x3 |
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y00 |
= Z y000 dx = Z (; cos x ; x2 + C1) dx = ; sin x ; 3 + C1x + C2: |
||||||
y0 = Z y00 dx = Z (; sin x ; |
x3 |
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|||
3 + C1x + C2) dx = |
x4 |
x2 |
|||||
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x4 |
|
x2 |
= cos x ; |
12 + C1 |
2 + C2x + C3: |
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y = Z y0 dx = Z (cos x ; 12 |
+ C1 2 |
+ C2x + C3) dx = |
x2 |
||||
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x4 |
x3 |
||
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= sin x ; 60 + C1 |
6 + C2 |
2 + C3x + C4: |
||
oB]EE RE[ENIE URAWNENIQ |
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x4 |
x3 |
x2 |
|||
y = sin x ; 60 + C1 6 + C2 2 + C3x + C4: |
|||||||
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tIP II. uRAWNENIQ WIDA F (x y(n;1) y(n)) = 0:
oTLI^ITELXNOJ OSOBENNOSTX@ TAKoGO URAWNENIQ QWLQETSQ OTSUT- STWIE W NEM SAMOJ FUNKCII y I EE MLAD[IH PROIZWODNYH DO n;2 -GO PORQDKA WKL@^ITELXNO. tAKOE URAWNENIE SWODITSQ K URAWNENI@ PER- WOGO PORQDKA PODSTANOWKOJ y(n;1) = z(x):
~ASTNYM SLU^AEM \TOGO TIPA QWLQETSQ URAWNENIE WTOROGO PORQD- y: F(x y0 y00) = 0: pOD-
y0 = z(x) y00 = (y0)0x = z0(x)
PRIWODIT URAWNENIE K URAWNENI@ PERWOGO PORQDKA
F (x z(x) z0(x)) = 0:
rE[AQ \TO URAWNENIE, NAHODIM FUNKCI@ z(x C1) = |
y0 A ZATEM |
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x |
ISKOMU@ FUNKCI@ |
Z |
y(x C1 C2) |
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x |
Z |
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y = |
y0 dx = |
|
z(x C1) dx + C2 |
: |
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2: y00 x ln x ; y0 = 0:
uRAWNENIE WTOROGO PORQDKA NE SODERVIT W QWNOM WIDE FUNKCI@ y. wOSPOLXZUEMSQ PODSTANOWKOJ y0 = z(x) TOGDA y00 = (y0)0x = z0(x): pOLU^AEM URAWNENIE PERWOGO PORQDKA OTNOSITELXNO FUNKCII z(x)
z0 x ln x ; z = 0:
118
|TO URAWNENIE DOPUSKAET RAZDELENIE PEREMENNYH |
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dz |
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dz |
dx |
dz |
|
Z |
dx |
|
||
dx x ln x = z |
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z = |
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= |
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||||
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x ln x |
z |
x ln x |
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ln jzj = ln j ln xj + ln C1 |
z = C1 Zln x: |
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nAHODIM FUNKCI@ y(x): tAK KAK |
y0 = z |
(x) = C1 ln x TO |
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Z |
x |
Z |
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|
x |
; |
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|
y = |
|
y0 dx = |
|
C1 ln x dx = C1 x(ln x |
|
1) + C2: |
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oB]EE RE[ENIE URAWNENIQ |
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y = C1 x(ln x ; 1) + C2: |
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3: x3y00 + x2y0 |
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= 1 y(1) = 1 |
y0(1) = 0: |
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|
pOLU^IM SNA^ALA OB]EE RE[ENIE. dANNOE URAWNENIE { URAWNENIE WTO- ROGO PORQDKA, KOTOROE NE SODERVIT W QWNOM WIDE FUNKCI@ y. rE[IM URAWNENIE PO ANALOGI^NOJ SHEME.
x3y00 + x2y0 = 1 ) |
|
NET QWNO y |
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) x3 z0 + x2 z = 1: |
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y0 = z(x) y00 = z0(x) |
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3 |
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z |
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1 |
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z0 + x |
= x3 : |
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rAZDELIM NA x |
POLU^AEM LINEJNOE URAWNENIE |
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z(x) = U(x)V (x) z0 = U0V + UV 0 U0V + UV 0 + |
UV = |
1 |
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3 |
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V 0 + Vx ! = |
1 |
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x |
x |
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U0V + U |
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: |
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x3 |
1 |
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V 0 + V = 0 |
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U0 V = |
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: |
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x3 |
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x |
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U0 x1 = |
1 |
: |
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dV |
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V |
dV |
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dx |
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x3 |
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dU = |
1 |
dU = dx2 |
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dx |
= ; x |
V |
|
= ; x |
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2 |
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ln V = ; ln x V = x1 : |
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dx |
x |
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|
x |
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|||||||
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U = |
dxx2 = ;x1 |
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+ C1: |
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1Z |
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1 |
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tAKIM OBRAZOM |
z(x) = U V = C1 ; x! x: |
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sLEDOWATELXNO |
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y0 = z(x) = C1 |
1 1 y |
= |
Z1 |
z(x) dx = |
Z |
|
C1 |
1 |
1 dx = |
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= Z |
C1 |
1 |
! |
; x |
! x |
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|
; x! |
x |
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|||||||||
|
; |
|
dx = C1 ln jxj + x |
+ C2: |
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||||||||
x |
x2 |
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1 |
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+ C2: |
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oB]EE RE[ENIE |
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y = C1 ln jxj + x |
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119

nAJDEM ^ASTNOE1RE[ENIE URAWNENIQ. |
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> |
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y(1) = 1 |
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1 = C |
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ln 1 + (1=1) + C |
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+ C2 |
8y |
0 |
(1) = 0 |
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1 |
j 1j=1) |
|
(1=1) 2 |
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|||||||||
8y = C1 ln jxj + x |
|
80 = (C1 |
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<y0 = (C1 |
; |
1=x) |
|
(1=x) |
< |
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< |
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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 |
1 = 1 + C2 |
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8 |
C2 = 0 |
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: |
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< |
0 = C1 ; 1 |
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< |
C1 = 1: |
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|
: |
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|
: |
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y = ln jxj + x1 : |
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~ASTNOE RE[ENIE: |
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4: y000tg x = y00 |
+ 1: |
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dANNOE URAWNENIE { URAWNENIE TRETXEGO PORQDKA, KOTOROE NE SO- |
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DERVIT W QWNOM WIDE FUNKCI@ y. |
|
dELAEM ZAMENU |
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|
y00 |
= z(x) |
TOGDA |
y000 = z0(x): |
+ 1: |
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uRAWNENIE PRIMET WID |
z0 tg x = z |
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|TO URAWNENIE S RAZDELQ@]IMISQ PEREMENNYMI |
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dz |
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= |
dx |
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dz |
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= ctg x dx |
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z + 1 |
tg x |
z + 1 |
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|
ln jz + 1j = ln j sin xj |
+ ln C1 |
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|
z + 1 = C1 sin x: |
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nAHODIM |
|
z(x) = C1 sin x ; 1: |
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) y0 = |
|
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dALEE |
: |
y00 = z(x) = C1 |
sin x ; 1 |
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|
z(x) dx |
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; x + C2:R |
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|||||||
y0 = |
|
(C1 |
sin x ; 1) dx = ;C1 cos x |
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i, NAKONECR |
, POLU^AEM OB]EE RE[ENIE ISHODNOGO URAWNENIQ |
|
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y = |
R |
y0 dx = |
R |
(;C1 cos x;x+C2)dx = ;C1 sin x;x2=2+C2 x+C3: |
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2 |
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y = ;C1 sin x ; x =2 + C2 x + C3: |
tIP III. uRAWNENIQ WTOROGO PORQDKA WIDA F (y y0 y00) = 0:
hARAKTERNOJ OSOBENNOSTX@ TAKOGO URAWNENIQ QWLQETSQ OTSUTSTWIE W NEM W QWNOM WIDE NEZAWISIMOJ PEREMENNOJ x. pORQDOK URAWNENIQ
MOVNO PONIZITX DO PERWOGO PODSTANOWKOJ |
p = dp |
|
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||||
y0 = p(y) |
TOGDA y00 |
= p0 |
y0 |
= p0 |
|
p: |
|
x |
xx |
y |
x |
y |
dy |
|
(w DANNOM SLU^AE DLQ NAHOVDENIQ y00 ISPOLXZUETSQ PRAWILO DIFFE-
RENCIROWANIQ SLOVNOJ FUNKCII.)
120

5: y00 ; y0ey = 0: |
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y00 |
; |
y0ey = 0 |
) |
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nET QWNO x |
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) |
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|
p0 |
p |
; pey = 0 |
) |
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y0 = p(y) y0 = p0 p |
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p (p0 |
|
; |
ey) = 0: |
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x |
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x |
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y |
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||||||
1) p = 0 |
y0 |
= 0 |
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y = const: |
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dp |
|
x |
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Z dp = Z |
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|||||||||||
2) |
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y |
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y |
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y |
+ C1 |
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dy |
= e ) |
e dy ) p = e |
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tOGDA |
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||||
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dy |
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) Z |
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dy |
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= Z |
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y0 |
= ey + C1 |
) dx = ey + C1 |
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dx: |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ey + C1 |
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1 |
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y |
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||
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, |
POLU^AEM |
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C1 |
|
(y ; ln(C1 + e )) = x + C2 |
|||||||||||||||||||||||||||
iNTEGRIRUQ |
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1 |
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6: |
rE[ITX ZADA^U kO[I |
y00 = p |
|
y(0) = y0(0) = 0: |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y00 = |
1 |
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NET QWNO x |
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) p0 |
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1 |
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dp |
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1 |
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|||||||||||||||||||||
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) |
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y0 = p(y) y0 |
= p0 |
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p |
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p = |
|
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) dy p = |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||
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p |
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dy |
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x |
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x |
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y |
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p |
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p |
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p2 |
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C1 |
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Z p dp = Z p |
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) |
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2 = 2py + |
2 |
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) p = q4py + C1: |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y |
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tAK KAK y0(0) = p(0) = 0 |
|
I y(0) = 0 |
TO MOVNO SRAZU NAJTI C1. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
q |
4p |
|
+ C1 |
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) |
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0 = |
0 |
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C1 = 0: |
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iTAK, |
IMEEM |
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y0 = 4p |
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+ 0 = 2p |
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) |
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y |
y |
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qdy |
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4 |
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dy |
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2 |
4 |
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2py |
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= |
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) |
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= |
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dx |
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|
) |
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3q |
y3 |
= |
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x |
+ C2: |
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dx |
2py |
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4 |
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4 |
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4 |
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tAK KAK |
y(0) = 0, TO |
|
32p03 = 0 + C2 |
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|
) C2 = 0: |
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2 |
4 |
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3 |
4=3 |
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||||||
oKON^ATELXNO, ^ASTNOE RE[ENIE |
x = 3qy3: ILI |
y = |
|
2 x! |
|
: |
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|
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7: |
rE[ITX ZADA^U kO[I |
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y00 |
= 32 sin3 y cos y |
y(1) = |
2 |
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y0(1) = 4: |
|
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|
w URAWNENII OTSUTSTWUET W QWNOM WIDE x PO\TOMU DELAEM ZAMENU
121

y0 = p(y) y0 |
= p0 p: |
|
|
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|
||
x |
x |
y |
|
|
|
|
|
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|
|
uRAWNENIE PRIMET WID |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
p0 p = 32 sin3 y cos y |
) |
dydp p = 32 sin3 y cos y |
|||||||
Z |
p dp = 32 Z sin3 y cos y dy |
) |
p2=2 = 8 sin4 y + C1: |
|||||||
tAK KAK y(1) = =2 |
I y0(1) = p = 4 TO MOVNO SRAZU NAJTI C1. |
|||||||||
|
16 |
= 8 sin4( =2) + C1 |
8 = 8 + C1 |
C1 = 0: |
||||||
|
2 |
|||||||||
iTAK, IMEEM |
|
|
|
|
|
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|
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|
|
p2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 4 sin2 y: |
|
2 = 8 sin4 y |
p2 = 16 sin4 y |
p = y0 |
|||||||
dy |
|
|
|
|
dy |
|
|
|
|
|
dx = 4 sin2 y |
) |
|
|
= 4 dx |
) ;ctg y = 4x + C2: |
|||||
|
sin2 y |
|||||||||
tAK KAK |
y(1) = =2, |
TO |
|
|
|
|
||||
|
;ctg ( =2) = 4 + C2 |
0 = 4 + C2 |
C2 = ;4: |
|||||||
oKON^ATELXNO, ^ASTNOE RE[ENIE |
|
4x = 4 ; ctg y: |
8: y00 = q1 ; y02:
dANNOE URAWNENIE NE SODERVIT W QWNOM WIDE NI SAMOJ FUNKCII y(x) NI
NEZAWISIMOJ PEREMENNOJ x. tAKIM OBRAZOM, PORQDOK \TOGO URAWNENIQ MOVNO PONIZITX KAK PODSTANOWKOJ y0 = z(x) ) y00 = z0(x)
TAK I PODSTANOWKOJ y0 = p(y) ) y00 = p0(y) p: iSPOLXZUQ PERWU@, POLU^IM
z0(x) = p |
|
|
|
dxdz = p |
|
|
1 ; z2 |
|
1 ; z2 |
||||
arcsin z = x + C1 |
) |
z = sin(x + C1) |
||||
|
|
|
dy = sin(x + C1) dx: |
y = ; cos(x + C1) + C2:
dz
p1 ; z2 = dx
dxdy = sin(x + C1)
122
3. lINEJNYE URAWNENIQ 2 { GO PORQDKA
lINEJNYM DIFFERENCIALXNYM URAWNENIEM WTOROGO PORQDKA NAZY- WAETSQ URAWNENIE, W KOTOROM ISKOMAQ FUNKCIQ I EE PROIZWOD- NYE WHODQT W PERWYH STEPENQH I NE PEREMNOVA@TSQ.
lINEJNOE DIFFERENCIALXNOE URAWNENIE 2-GO PORQDKA IMEET WID ay00 + b y0 + c y = f(x):
GDE a b c; LIBO FUNKCII OT x LIBO POSTOQNNYE ^ISLA. eSLI f(x) = 0 TO URAWNENIE NAZYWAETSQ O D N O R O D N Y M, ILI URAWNENIEM BEZ PRAWOJ ^ASTI. eSLI f(x) 6= 0 TO URAWNENIE NAZYWAETSQ N E O D N O R O D N Y M, ILI URAWNENIEM S PRAWOJ ^ASTX@.
3.1. oDNORODNYE LINEJNYE URAWNENIQ
oTMETIM, ^TO TAKIE URAWNENIQ, KAK I WSQKIE DIFFERENCIALXNYE URAWNENIQ, IME@T BES^ISLENNOE MNOVESTWO RE[ENIJ, NO RE[ENIQ OD- NORODNYH LINEJNYH URAWNENIJ L@BOGO PORQDKA OBLADA@T SPECIFI- ^ESKIMI SWOJSTWAMI.
sWOJSTWA RE[ENIJ LINEJNOGO ODNORODNOGO URAWNENIQ
1. eSLI FUNKCIQ y1(x) QWLQETSQ KAKIM-LIBO ^ASTNYM RE[ENIEM
URAWNENIQ
ay00 + b y0 + c y = 0:
TO FUNKCIQ C y1(x) GDE C ; const TAKVE QWLQETSQ RE[ENIEM \TOGO URAWNENIQ.
2. eSLI FUNKCII y1(x) y2(x) { QWLQ@TSQ ^ASTNYMI RE[ENIQMI
URAWNENIQ
ay00 + b y0 + c y = 0:
TO IH SUMMA y1(x)+y2(x) TAKVE QWLQETSQ RE[ENIEM \TOGO URAWNENIQ. 3. eSLI FUNKCII y1(x) y2(x) { QWLQ@TSQ ^ASTNYMI RE[ENIQMI
URAWNENIQ
ay00 + b y0 + c y = 0:
TO IH LINEJNAQ KOMBINACIQ C1 y1(x) + C2 y2(x) TAKVE QWLQETSQ RE[ENIEM \TOGO URAWNENIQ.
123
lINEJNAQ ZAWISIMOSTX I LINEJNAQ NEZAWISIMOSTX SISTEMY FUNKCIJ. oPREDELITELX wRONSKOGO
sISTEMA FUNKCIJ y1(x) y2(x) NAZYWAETSQ LINEJNO NEZAWISIMOJ, ESLI NI ODNU IZ \TIH FUNKCIJ NELXZQ PREDSTAWITX W WIDE LINEJNOJ KOMBINACII OSTALXNYH, NAPRIMER w ^ASTNOSTI, DWE FUNKCII y1(x) I
y2(x) NAZYWA@TSQ L I N E J N O N E Z A W I S I M Y M I, ESLI ODNU IZ NIH NELXZQ LINEJNO WYRAZITX ^EREZ DRUGU@, T.E.
ILI y1(x) =6 const: y2(x)
sISTEMA FUNKCIJ y1(x) y2(x) NAZYWAETSQ LINEJNO ZAWISIMOJ, ESLI ODNU IZ \TIH FUNKCIJ MOVNO PREDSTAWITX W WIDE
y1(x) = y2(x) ILI |
y1(x) |
= = const: |
y2(x) |
oB]IM KRITERIEM LINEJNOJ ZAWISIMOSTI I NEZAWISIMOSTI SISTEMY
FUNKCIJ QWLQETSQ OPREDELITELX wRONSKOGO. dLQ SISTEMY DWUH FUNK- CIJ OPREDELITELX wRONSKOGO IMEET WID
|
W [y1 |
y2] = |
|
y1 |
y2 |
|
= y1 y0 |
; |
y2 y0 : |
|
||
|
|
|
|
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y0 |
y0 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
CFORMULIRUEM KRITERIJ LINEJNOJ ZAWISIMOSTI ^EREZ OPREDE- |
||||||||||||
LITELX wRONSKOGO. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
t E O R E M A |
1. |
eSLI OPREDELITELX wRONSKOGO |
W[y1 y2] = 0 |
NI PRI |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
KAKIH x TO SISTEMA FUNKCIJ y1 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|||||
y2 QWLQETSQ LINEJNO NEZAWISIMOJ. |
||||||||||||
t E O R E M A 2. |
eSLI OPREDELITELX wRONSKOGO W [y1 y2] TOV- |
|||||||||||
DESTWENNO RAWEN NUL@, TO SISTEMA FUNKCIJ y1 |
y2 QWLQETSQ LINEJNO |
|||||||||||
ZAWISIMOJ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fUNDAMENTALXNAQ SISTEMA RE[ENIJ LINEJNOGO ODNOROD- NOGO URAWNENIQ.
sISTEMA FUNKCIJ y1(x) y2(x) OBRAZUET F U N D A M E N T A L X N U @ S I S T E M U RE[ENIJ LINEJNOGO ODNORODNOGO URAWNENIQ n-GO
PORQDKA, ESLI ONA UDOWLETWORQET DWUM USLOWIQM:
1)FUNKCII y1(x) y2(x) QWLQ@TSQ RE[ENIQMI URAWNENIQ,
2)FUNKCII y1(x) y2(x) QWLQ@TSQ LINEJNO NEZAWISIMYMI.
iTAK, DLQ ODNORODNOGO LINEJNOGO URAWNENIQ 2-GO PORQDKA L@BAQ PARA LINEJNO NEZAWISIMYH RE[ENIJ y1(x) y2(x) OBRAZUET FUNDAMEN- TALXNU@ SISTEMU RE[ENIJ.
124
tEOREMA O STRUKTURE OB]EGO RE[ENIQ LINEJNOGO ODNOROD- NOGO URAWNENIQ 2-GO PORQDKA
eSLI FUNKCII y1(x) y2(x) OBRAZU@T FUNDAMENTALXNU@ SISTEMU RE[ENIJ LINEJNOGO ODNORODNOGO URAWNENIQ ay00 + b y0 + c y = 0, TO EGO OB]EE RE[ENIE QWLQETSQ IH LINEJNOJ KOMBINACIEJ
Y = C1 y1(x) + C2 y2(x):
tAKIM OBRAZOM, ^TOBY NAJTI OB]EE RE[ENIE LINEJNOGO ODNORODNO- GO URAWNENIQ 2-GO PORQDKA, NUVNO NAJTI KAKU@-LIBO PARU LINEJNO NEZAWISIMYH RE[ENIJ I SOSTAWITX IH LINEJNU@ KOMBINACI@.
dLQ URAWNENIJ S POSTOQNNYMI KO\FFICIENTAMI FUNDAMENTALX- NAQ SISTEMA RE[ENIJ NAHODITSQ DOWOLXNO PROSTO. rASSMOTRIM METOD RE[ENIQ TAKIH URAWNENIJ.
pOISK OB]EGO RE[ENIQ LINEJNOGO ODNORODNOGO URAWNENIQ S POSTOQNNYMI KO\FFICIENTAMI.
rASSMOTRIM URAWNENIE 2-GO PORQDKA.
mETOD RE[ENIE LINEJNOGO ODNORODNOGO URAWNENIQ S POSTOQNNYMI KO\FFICIENTAMI
ay00 + b y0 + c y = 0
BYL PREDLOVEN |JLEROM. w SOOTWETSTWIE S NIM RE[ENIE URAWNENIQ
|
y(x) = e |
kx |
kx |
2 |
e |
kx |
: |
|
I]ETSQ W WIDE |
|
) y0 = k e y00 = k |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kx |
= 0 POLU^AEM |
||||
pODSTAWLQQ W URAWNENIE I DELQ OBE EGO ^ASTI NA e |
|
|
||||||
ALGEBRAI^ESKOE URAWNENIE DLQ OPREDELENIQ POKAZATELQ6k |
|
ak2 + b k + c = 0
KOTOROE NAZYWAETSQ H A R A K T E R I S T I ^ E S K I M URAWNENIEM DLQ DANNOGO DIFFERENCIALXNOGO.
hARAKTERISTI^ESKOE URAWNENIE POLU^AETSQ IZ DANNOGO DIFFEREN- CIALXNOGO FORMALXNOJ ZAMENOJ W NEM y00 ! ! k y ! 1: tAKIM OBRAZOM, RE[ENIE DIFFERENCIALXNOGO URAWNENIQ SWODITSQ K RE[ENI@ ALGEBRAI^ESKOGO URAWNENIQ
ay00 + b y0 + c y = 0 = ak2 + b k + c = 0:
) -
hARAKTERISTI^ESKOE URAWNENIE QWLQETSQ OBY^NYM KWADRATNYM URAW NENIEM, KORNI KOTOROGO NAHODQTSQ PO IZWESTNYM FORMULAM:
125

|
|
|
|
k1 2 = ;b p |
|
|
|
|
|
|||||
|
ak2 + b k + c = 0 |
|
b2 ; 4ac |
|||||||||||
|
|
|
|
k1 2 = |
;b p |
2a |
|
|
|
|||||
|
k2 + b k + c = 0 |
|
b2 ; 4c |
|||||||||||
|
|
|
k1 2 = ;b 2p |
|
|
|
|
|||||||
|
ak2 + 2b k + c = 0 |
b2 ; ac |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
||||
|
k2 + 2b k + c = 0 k1 2 = ;b pb2 |
; c: |
||||||||||||
|
w ZAWISIMOSTI OT ZNAKA DISKRIMINANTA D = b2 ; 4ac URAWNENIQ |
|||||||||||||
WOZMOVNY TRI SLU^AQ. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
kORNI k1 k2 |
|
fUND: SISTEMA |
|
|
|
oB]EERE[ENIE |
|
||||||
|
|
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y1 y2 |
|
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|
Y = C1y1 + C2y2 |
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||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1) D > 0 |
|
|
y1 = ek1x |
|
|
|
Y = C1ek1x + C2ek2x |
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|||||
|
k1 = k2 |
|
|
y2 = ek2x |
|
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||||||||
|
6 |
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|
y1 = ekx |
|
|
|
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|
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|
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|
2) D = 0 |
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|
Y = ekx (C1 + C2 x) |
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||||||||
|
k1 = k2 = k |
|
|
y2 = xekx |
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|
|
||||||
|
|
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|
|
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|||||
|
3) D < 0 |
|
y1 = e x cos x |
Y |
= e x (C1 cos x + C2 sin x) |
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||||||||
|
k1 2 = i |
|
|
y2 = e x sin x |
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|
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pRI OTRICATELXNOM ZNA^ENII DISKRIMINANTA (3 - J SLU^AJ TABLI- CY) KWADRATNOE URAWNENIE, KAK IZWESTNO, NE IMEET DEJSTWITELXNYH KORNEJ, NO ONO IMEET PARU KOMPLEKSNO-SOPRQVENNYH KORNEJ i: ~ISLA I ; DEJSTWITELXNYE, A i; MNIMAQ EDINICA, OPREDE- LQEMAQ SOOTNO[ENIEM i2 = ;1 ILI i = p;1: nA MNOVESTWE KOMPLEKSNYH ^ISEL STANOWITSQ WOZMOVNYM IZWLE^ENIE KORNQ ^ETNOJ STEPENI IZ OTRICATELXNOGO ^ISLA, A ZNA^IT MOVNO ZAPISYWATX RE[E- NIQ KWADRATNYH URAWNENIJ S OTRICATELXNYM DISKRIMINANTOM:
x2 + 1 = 0 |
) x2 = ;1 |
) |
x1 2 = p |
|
|
|
= |
i = 0 = 1: |
|||||||||||||
;1 |
|||||||||||||||||||||
x2 + 4 = 0 |
) x2 = ;4 ) x1 2 = p |
|
|
= 2p |
|
|
= |
2i |
|||||||||||||
;4 |
;1 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
= 0 |
= 2: |
|
|
|
|
||||||||||||
x2 + 4x + 5 = 0 ) x1 2 = ;2 |
p |
|
|
|
= ;2 i = ;2 = 1: |
||||||||||||||||
4 ; 5 |
|||||||||||||||||||||
x2 ; x + 2 = 0 ) |
x1 2 = 1 p21 ; |
8 = 1 |
2p |
;7 |
= |
1 2ip |
7 |
= |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 |
p7 |
|||||||||||||||||
|
|
|
1 |
p7 |
|||||||||||||||||
|
|
|
= 2 |
2 i |
= 2 = 2 : |
126

1: y00 ; 3y0 + 2y = 0:
y00 ;3y0 + 2y = 0 ) k2 ;3k + 2 = 0 k1 = 2 k2 = 1 (D > 0
|
|
|
3 p |
|
|
|
|
|
|
) |
k1 2 = |
9 |
; 8 |
= |
3 1 |
|
|||
|
2 |
|
|
2 |
|
||||
k1 |
= k2) |
|
Y = C1 e2x + C2 ex: |
||||||
|
6 |
|
|
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|
|
|
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|
|
2: y00 + 5y0 = 0: |
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|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
y00 + 5y0 = 0 ) k2 + 5k = 0 ) k(k + 5) = 0 ) |
|||||||||||||||||||||||||
|
k1 = 0 k2 |
= |
|
; |
5 |
|
|
(k1 = k2) |
|
|
|
|
|
Y = C1 + C2 e;5x: |
||||||||||||||
|
|
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|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
||
|
3: 2y00 + 5y0 + 2y = 0: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
2y00 + 5y + 2y = 0 ) 2k2 + 5k + 2 = 0 ) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
= |
;5 p |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
||||||||
|
k1 2 |
25 |
; 16 |
|
= |
;5 3 |
|
) |
k1 = |
; |
1=2 k2 |
= |
; |
2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
4 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
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|
(D > 0 k1 |
= k2) |
|
|
|
Y = C1 e;x=2 + C2 e;2x: |
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|
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|
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|
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|
6 |
|
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|
4: 4y00 ; 25y = 0: |
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|
||||||||||
4y00 ; 25y = 0 ) 4k2 ; 25 = 0 ) k2 = 25=4 ) k1 2 = 5=2 |
||||||||||||||||||||||||||||
|
(D > 0 k1 |
= k2) |
|
|
Y = C1 e;5x=2 + C2 e5x=2: |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
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|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
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|
|
5: y00 + 6y0 + 9y = 0: |
|
|
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|
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|
|
|
||||||||||||
y00 + 6y0 + 9y = 0 ) k2 + 6k + 9 = 0 ) k1 2 = ;3 p |
9 ; 9 |
= ;3 |
||||||||||||||||||||||||||
|
ILI |
(k+3) |
2 |
= 0 k1 |
= k2 = ;3 |
|
(D = 0) Y = e; |
3x |
(C1 + C2x): |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
6: 25y00 ; 10y0 + y = 0: |
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
25y00 ; 10y0 + y = 0 |
) 25k2 ; 10k + 1 = 0 ) (5k ; 1)2 = 0 |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
k1 2 = |
5 p |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
ILI |
25 |
; 25 |
= 1 |
|
(D = 0 |
|
|
k1 = k2) |
|
|
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|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
||||||||||||||||||
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|
|
|
|
|
|
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|
|
25 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
Y = ex=5(C1 + C2x):
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