Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сборник заданий по математике для студентов первого курса инженерно-технических специальностей.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
1.12 Mб
Скачать

в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

 

 

12x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

+ ytgx = cos x

,

 

y(0) = 0 .

 

 

y

+

 

 

 

x2

 

y =1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

 

y

= 2y + e

x

x,

y(0)

1

 

 

е)

y′+

 

3y

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 4 .

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

,

 

y(1) =1.

 

 

 

 

 

x

 

x3

 

ж)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y3

 

 

 

 

 

 

з)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

= y ctg x + sin x .

 

 

 

 

y

+

4xy = 2xe

 

 

 

 

 

 

y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и) xy′− 4y = x2

 

.

 

 

 

 

 

к) y′+ 2xy = 2x3 y3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л)

 

y′− y = xy2 ,

y(0) =1.

 

 

м) (2x + y)dx + (x + 2y)dy = 0 .

н) e ydx + (xey 2y)dy = 0 .

 

 

о)

y

dx + (y3 + ln x)dy = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п)

 

2x cos2 ydx + (2y x2 sin 2y)dy = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xdy

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+ y

 

 

 

 

 

+ y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с)

(x2 + y2 + y)dx + (2xy + x + e y )dy = 0;

 

 

y(0) = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.2. Решить дифференциальные уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) (1+ x2 )y′− 2xy = (1+ x2 )2 .

 

 

 

б)

y′−

2y

 

= x

3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

 

y

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

г) 4xy′+ 3y = −e

x

 

4

 

5

 

 

 

= x ln x,

 

y(e) = 2 e

 

.

 

 

 

x

 

y

 

.

 

x ln x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

д)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

+ y = 2 e

 

 

 

y;

y(0) = 4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

x = e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж)

 

yexdx + (y + ex )dy = 0 . з)

eydx (xey + 2y)dy = 0, y(5) = 0 .

121

О т в е т ы

14.1. а) y = ex2 c + x22 .

в) y = sin x.

д) y = −ex + 1 x +

1

+ e2x.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

4

 

ж) y =

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2cos x + c

 

 

и) y = x

4

1

ln

 

x

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

+ c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л) y = 11 x .

н) xey y2 = c.

п) x2 cos y + y2 = c.

с) 13 x3 + xy2 + xy + ey =1.

б) y = 16 x4 + xC2 .

г) y4 = (ex + C)x3 .

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

е)

 

x

 

2x

 

 

 

 

x

y = e

e

 

x

e

 

 

 

2

 

 

8

 

 

+ C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з) xey + y2 = 5 .

б) y = xln x + cx.

г) y = cx2e 1x + x12 . е) y = x22 x13 .

з) y

2

= e

2x2

1

x

2

 

2

 

c +

2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

к) y12 = x2 + 12 + ce2x2 .

м) x2 + xy + y2 = c.

о) y ln x + 41y4 = c.

р) arctg xy x = c.

14.2.а) (1 + x2 )(x + C) = y .

в)

y = 1 x2 ln x .

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

д)

y = e

x

1

e

x

 

 

2

 

 

2

 

+1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж)

yex +

1 y2

= C .

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

122

З а н я т и е 15

Дифференциальные уравнения высших порядков, допускающие понижение порядка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аудиторная работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.1. Решить

дифференциальные

уравнения,

допускающие

понижение порядка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

y′′ = ln x + x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

y′′′ = x

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

в)

y′′ = arctg x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

xy′′+ y′ = 0.

д)

 

 

 

 

′′

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

 

′′

 

 

y

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xy

ln

x .

2xy y

 

 

= (y )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= y

ж)

y

′′

 

 

 

 

 

 

 

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з)

yy

′′

 

2

.

 

 

tg y = 2(y )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= (y )

 

и)

2yy

′′

 

 

 

2

=

4y

2

, y(0)=1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3(y )

 

 

y (0)= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание

 

 

 

 

 

 

15.2. Проинтегрировать уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

y′′′ =

 

xex .

 

 

 

 

 

 

б)

y′′′ =

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

в)

xy′′ + ctg y′ = 0 .

 

 

 

г)

xy′′ + y′ = −x + 2 .

 

 

 

 

д) y

3

y

′′

 

=

1.

 

 

 

 

 

 

е) yy

′′

 

+

1) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= y ( y

 

 

 

 

 

 

О т в е т ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.1. а)

 

 

y = 1 x2 ln x

 

3

x2 +

x3

+C x +C

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

6

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) y = 3158 x4 x + C1x2 + C2 x +C3.

123

в) y = 1

(x2 1)arctgx

1 xln(1+ x2 )+

1 x +C1x +C2.

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

г) y = C1 ln

 

x

 

 

+C2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

д) 9С12 (y + С2 )2 = 4(С1x +1)3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) y = (C1x C12 )e

x

+1 + C2.

 

 

 

 

 

 

 

 

C1

 

 

ж) C1x +C2 +C tgy = 0.

з) y = C2eC1x , y = C.

 

 

 

 

 

 

 

е) y =

1

.

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к) y = −(x + 3)ex + C x2 + C

x + C

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

л) y =

8

(x 2)7 / 2 +C x2

+C

x +C

.

 

 

 

 

 

125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м) y = xarccosC x +

 

 

1C

2 x

2

+C

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

C1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н) y = 2x

x2

+C ln x +C

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о) C y2

1 = (C x +C

2

)2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п) C y 1 = C

eC1x , y

= C x .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З а н я т и е 16

Решение линейных однородных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Метод Лагранжа

Аудиторная работа

16.1. Решить дифференциальные уравнения:

а) y′′+ 4y′−5y = 0 .

б) y′′+ 4y′ = 0 .

в) 4y′′− 4y′+ y = 0 .

г) y′′− 6y′+ 9y = 0 .

124

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]