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

д)

y(V ) + 3y(IV ) + 3y′′′+ y′′ = 0 .

е) y(V ) y′′′ = 0 .

ж) yIV + 5y′′+ 4y = 0 .

з) yIV + 2yII + y = 0 .

и)

y

′′

+ 6y

+ 9y = 0,

 

 

 

y (0) = y(0) =1.

к)

y ''2y '+ 2y = 0,

y (0)= 1,y

=(0)

16.2. Решить дифференциальные уравнения методом Лагранжа:

а) y

′′

 

ex

 

б) y

′′

 

1

 

y = ex +1 .

+ 4y = cos 2x .

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

′′

 

 

1

 

в)

y ''+ y = sin x .

 

 

г)

y

+ 3y

+ 2y = 1+ ex .

 

 

 

 

д)

 

′′

 

 

 

 

ex

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

+ 2y

+ y =

4 x2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.3. Решить уравнения:

а) y′′+3y′−4y = 0 .

в) y′′+ 4y′+ 5y = 0 .

д) y′′+ 4y = sin12 x .

О т в е т ы

 

 

 

 

 

16.1. а) y = C ex

+C

e5x

 

1

 

2

 

б) y = C + C

e4x .

 

1

2

 

 

 

 

1

 

 

 

x).

 

в) y = e 2 x (C +C

2

 

 

1

 

 

 

Домашнее задание

б) y′′− 2y′+ y = 0 . г) yIV 3y′′− 4y = 0 .

е) y′′+ 2y′+ y = ex . x

.

125

г) y = e3x (C

+ C

2

x).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д) y = C1 + C2 x + ex (C3 + C4 x + C5 x2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) y = C

 

+C

2

x +C

3

x2 +C

4

ex

+C

ex .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж)

y = C1 cos x + C2 sin x + C3 cos 2x + C4 sin 2x.

 

 

 

 

 

 

 

з)

y = C1 cos x + C2 sin x + x(C3 cos x + C4 sin x).

 

 

 

 

 

 

 

 

и) y = e3x (1+ 4x).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к)

y = ex sin x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.2. а)

 

y = C1e

x

 

+C2e

x

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+1)e

x

+

1

1

e

x

ln(e

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x ln(e

 

 

2

2

 

 

+1) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

y =

x

sin 2x + cos2x ln

 

cos2x

 

+ C

sin 2x + C

2

cos2x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

y = (C1 + ln

 

sin x

 

)sin x + (C2 x)cos x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) y = C1ex + C2e2x + (ex + e2x )ln(ex +1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = e

 

 

C

 

 

+ C

 

x +

 

 

4 x

 

 

 

+ x arcsin

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.3. а)

 

y = C ex

 

+ C

2

e4x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) y = ex (C

+ C

2

x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

y = e2x (C cos x + C

2

sin x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

y = C e2x +C

e2x +C sin x +C

4

cos x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

y = (C

ln | sin x |) cos 2x + (C

2

 

x 1 ctg x)sin 2x .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) y = (C +C

2

x)ex + xex ln | x | .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

126

З а н я т и е 17

Линейные неоднородные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами с правой частью специального вида

Аудиторная работа

17.1. Решить дифференциальные уравнения:

а) y′′ + 4y = 2x2 + 3x +1.

б) y′′+ 2y′+ y = 8ex .

в)

y′′− 4y′+ 3y = (2x + 3)e2x .

г)

y′′+ 3y′− 4y = 5sin x .

д)

y′′+ 6y′+10y = x2 + 4ex .

е)

y′′+ y = 2 + cos 2x .

ж)

y′′+ 3y′ =1+ sin 3x + 4e2x .

з)

y′′− 4y = 2sin x + cos 2x .

и)

y

′′

4y

= 3x +1,

 

 

y(0) =1, y (0) = 2.

к)

y

′′

+ 9y

= 3cos 3x,

 

 

y(0) = 0, y (0) =1.

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание

17.2. Решить дифференциальные уравнения:

а) y′′+ y′ = 2x 1.

 

 

б)

y′′−3y′+ 2y = (34 12x)ex .

в)

y

′′

 

 

 

 

 

 

2y

+ y = −12cos2x 9sin 2x, y(0) = −2, y (0) = 0 .

г)

y

′′

+16y = 32e

4x

,

 

 

y(0) = 2, y (0) = 0 .

д)

y

′′

4y

= e

2x

,

 

 

 

 

 

y(0) =1, y (0) = −8 .

127

О т в е т ы

17.1. а)

y = C

cos2x + C

2

sin 2x + 1 x3

+

3

x.

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) y = C ex + C

2

xex + 4x2ex.

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) y = C ex + C

2

e3x

+ (2x + 3)e2x.

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

y = C e4x + C

2

ex 15 sin x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(221510x + 425x2 +1000ex ).

д)

y = C e3x cos x +C

2

e3x sin x +

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

y = C1 cos x +C2 sin x + 1 (9cos2

x +cos x cos3x +15sin2 x +sin xsin 3x).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж)

y = C e3x

+ C

2

+

x

+ 2 e2x

1

(cos3x + sin 3x).

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

5

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з)

y = C e2x + C

2

e

2x

1

(5cos2x +16sin 2x).

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и)

y =

1

(25 + 39e4x 28x 24x2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к)

y = −

 

1

e9x (7 10e9x + 3e9x cos3x 9e9x sin 3x).

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.2. а)

y = C

+C

2

ex

+ x2 3x .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) y = C ex + C

2

e2x

+ (4 2x)ex .

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

y = −2ex 4xex + 3sin 2x .

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

y = cos4x sin 4x + e4x .

 

 

 

 

 

 

 

 

д) y = 3e2x 2e2x + 2xe2x .

 

 

 

 

 

 

 

 

128

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]