РГР по математике 2сем.2мод.(пример и задание)
.pdfУкраїнська державна академія залізничного транспорту
Кафера вищої математики
Диференціальні рівняння і теорія стійкості
Розрахункова робота з дисципліни “ Вища математика”
Перевірив
Виконав студент групи _________
___________________
___________________
Харків – 2014
Зміст
ЗАВДАННЯ № 1. Диференціальні рівняння зі змінними, які розділяються ЗАВДАННЯ № 2 Лінійні диференціальні рівняння першого порядку ЗАВДАННЯ № 3 Дифернціальні рівняння, які допускають пониження порядку
ЗАВДАННЯ № 4 Задача Коші для ЛНДР ІІ порядку зі сталими коефіцієнтами та правою частиною спеціального виду ЗАВДАННЯ № 5 Система ЛОДР І порядку ЗАВДАННЯ № 6 Рівняння Ейлера
ЗАВДАННЯ №7. ЛНДР ІІ порядку зі сталими коефіцієнтами та правою частиною спеціального вигляду ЗАВДАННЯ № 8. Система ЛНДР І порядку
ЗАВДАННЯ № 9 Стійкість за лінійним наближенням ЗАВДАННЯ № 10А Стійкість нульового розв’язку ЗАВДАННЯ № 10Б Стійкість нульового розв’язку
Список літератури
ЗАВДАННЯ № 1. Диференціальні рівняння зі змінними, які розділяються
Проінтегрувати рівняння
1)y 33x cos2 y,
2) |
|
x3y |
|
2x |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos y |
|
|
|
|
|
|||||||||
3) |
|
xsin yy x 1, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
4) |
|
|
|
|
y ex y2 ex , |
|||||||||||||||||||
5) |
|
|
|
|
|
y 2x xy 2 x3 , |
||||||||||||||||||
6) |
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
dy 0 |
||||||||||||
|
xy |
x |
xy |
y |
||||||||||||||||||||
7) |
|
|
|
1 e2x y2 y ex , |
||||||||||||||||||||
8) |
|
|
|
|
y |
|
|
|
yln3 y 0, |
|||||||||||||||
|
|
|
x 1 |
|||||||||||||||||||||
9) |
|
|
|
|
xtgyy lncosy 0. |
|||||||||||||||||||
10) |
|
|
|
xyy e y2 . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
11) |
|
|
|
y (1 x |
|
3, |
||||||||||||||||||
yy |
sin2 y |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
12) |
ey2 |
|
0, |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
13) |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y 0, |
|||||||||
|
|
|
y cosxsin2 |
|||||||||||||||||||||
14) |
|
|
|
y sin xcos2 |
y 0, |
|||||||||||||||||||
15) |
|
|
|
xy cos y esin y , |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
y , |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
e3x 2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
31) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17) y 1 y2 xex2 ,
18) y cos2 y , cos2 x
19)y' yx , ln3 y
20)y sin2 y ,
x2 5x
x2ex3
21)y ysin y2 5 ,
22)y y2 4 e3x 1,
23)y 9x yx,
24)xyy x2 y2 ,
25) |
y |
x |
, |
|
|||
|
|
arctg y |
26)xy ln y yln x,
27)xy ln yln x y,
28)y 2x 1 ctgy,
29)1 ex ydy ey2 dx 0,
30)y y2 64 33 x
ЗАВДАННЯ № 2 Лінійні диференціальні рівняння першого порядку
Знайти загальний розв’язок диференціальних рівнянь методом варіації довільної сталої
1 y 2xy ex2 |
cos3x. |
|||||||
|
|
5 |
x |
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
sin2 x. |
|||
|
|
|
|
|||||
3 y 5xy e 2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
e cosx |
|
|
5 y |
ysinx x2 5x 4. |
|||||||
|
7 y 5x y x 3ex3 .
9 y y |
|
2 |
ln2 xe5x . |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
xlnx |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
1 x2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
11 y |
|
|
y 1 x2 |
|
|
9 x2 . |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
13 y |
2 |
y x4 cos x3 . |
|||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xe 2 x2 |
|
|||||||||
15 y |
|
4xy x2 16 . |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
17 y y 2xex x2 . |
|||||||||||||||||||||
19 xy y x2 cosx. |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
arctgx |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
21 y |
y1 x2 |
1 x2 . |
|||||||||||||||||||
|
|
23 y 2xy 2x.
25 y ytgx cos2 x.
27 y ysinx cosxsinx.
29 y y |
1 |
|
|
e2x x 3 . |
|||||||
x 3 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
1 |
|
|
|
ctgx |
x |
||||
31 y |
|
y |
|
|
e |
|
|
. |
|||
|
sin2 x |
|
x2 5 |
|
|
2 y |
y |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
earcsin2x |
. |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5x 3 |
|||||||||||||||||
|
|
|
1 4x2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
4 y |
x |
|
y x8 4 x2 . |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
6 y ytgx |
|
|
|
|
|
cosx |
|
. |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
9 x2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
8 y 3ysinx |
|
|
e3cosx |
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3x |
|
|
|
|
|
|||||||
10 y |
y xlnx ln |
|
|
|
x x4 1. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin x |
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
cos x |
|
|
|
|
|
|||||||||||
12 |
y |
y cos 2 x |
x2 |
|
25 . |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tgx |
|
||||
14 |
y |
cos |
2 x y sin 5xe . |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
16 |
y |
|
|
2 |
|
|
|
y |
5 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x ln x |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
18 y |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
1. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
y x x |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 y cosx y 1 sinx.
22 y ysin1x cos2 xtg2x.
24 xy y x2 3x 2.
26 y y |
1 |
|
x2 4x 5. |
||
x 2 |
|||||
|
1 |
|
|||
28 y y |
|
xlnx. |
|||
|
|
xlnx
30 y y 2 x2 cos2x. x
32 y y 2 2cos2 x. x 3 3 xy
ЗАВДАННЯ № 3 Дифернціальні рівняння, які допускають пониження порядку
Проінтегрувати диференціальне рівняння |
|
|
|
||||
1. 1 x |
2 |
y |
|
|
2. y |
|
|
|
|
xy . |
|
y tgx sin2x. |
|||
3.1 y 2 yy 0. |
4. xy 2y x3. |
||||||
5.yy y 2 y 3 0. |
6. y y 1 x2. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
7. y 1 y 5 y 2 0.
9 .y 2ytgx sinx.
11.y 2(yy)2 y 0.
13.y y 2ctgy 0.
15.xy 2y .
17. x 1 y y 0.
8.y tgy 2 y 2 .
10. 3yy y 2 0.
12. xy y x 1.
14.y y 3 y 2 . 16.y3 y y 0. 18.y 3(yy)2 8y .
19. xy y ln |
|
y |
. |
|
|
20. yy 2y2 y y 2 0. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
21. y e2y. |
|
|
x |
|
22. y 1 y 2 y 2. |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
23. xy |
|
y |
|
2x 3 0. |
|
|
|
|
2 |
x |
4 |
. |
|
||||||||||
|
|
24. xy y |
|
y |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2y y |
|
|
2 |
|||
25. yy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||
|
y |
|
yy. |
|
26. y 1 y |
|
|
||||||||||||||||
27. 1 x2 y y 2 1 0. |
28. 8yy 1 4 y 2. |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
. |
|
30. y 2 1 y 2 3. |
|
||||||||||||||||
29. y |
1 y 2 |
|
|
||||||||||||||||||||
31. y 3y 1 |
|
x3 |
. |
32. y y 3ey . |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗАВДАННЯ № 4 Задача Коші для ЛНДР ІІ порядку зі сталими коефіцієнтами та правою частиною спеціального виду
y t py t qy t f t
Розв’язати задачу Коші y(0) y0
y (0) y1
а) методом варіації довільних сталих б) методом невизначених коефіцієнтів
№ |
p |
q |
f(t) |
y0 |
y1 |
1 |
-5 |
6 |
2e4t |
0 |
1 |
2 |
-4 |
4 |
3e5t |
1 |
0 |
3 |
0 |
9 |
4e 2t |
0 |
2 |
4 |
1 |
-12 |
2e 2t |
1 |
0 |
5 |
6 |
9 |
5e 4t |
0 |
1 |
6 |
0 |
16 |
4e 3t |
1 |
0 |
7 |
3 |
-10 |
2e3t |
0 |
1 |
8 |
-10 |
25 |
4e2t |
2 |
0 |
9 |
0 |
25 |
2e3t |
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
10 |
3 |
-4 |
2e5t |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
11 |
12 |
36 |
3e 2t |
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
12 |
0 |
36 |
5e4t |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
13 |
-1 |
-6 |
2e 3t |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
14 |
4 |
4 |
3e4t |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
15 |
0 |
64 |
4e 5t |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
16 |
1 |
-6 |
2e5t |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
№ |
p |
q |
f(t) |
y0 |
y1 |
17 |
-18 |
81 |
5e4t |
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
18 |
0 |
9/4 |
3e 2t |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
19 |
-1 |
-12 |
2e 5t |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
20 |
2 |
1 |
4e 3t |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
21 |
0 |
16/ |
3e 2t |
0 |
1 |
|
|
9 |
|
|
|
22 |
-3 |
-10 |
4e3t |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
23 |
4 |
4 |
5e 4t |
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
24 |
0 |
25/ |
2e3t |
2 |
0 |
|
|
4 |
|
|
|
25 |
-3 |
-4 |
5e 2t |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
26 |
6 |
9 |
6e2t |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
27 |
0 |
49/ |
4e 3t |
0 |
2 |
|
|
4 |
|
|
|
28 |
1 |
-6 |
2e 5t |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
29 |
8 |
16 |
2e6t |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
30 |
0 |
25/ |
4e 2t |
0 |
2 |
|
|
9 |
|
|
|
31 |
14 |
49 |
5e4t |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
ЗАВДАННЯ № 5 Система ЛОДР І порядку
Розв’язати задачу Коші для однорідної системи, зведенням до ЛОДР ІІ прядку.
|
|
4x 7y |
|||
x |
|
||||
1. |
|
|
|
,x(0) 0,y(0) 1 |
|
y 2x 5y |
|||||
|
|
5x 3y |
|||
2. |
x |
|
|||
|
|
|
|
,x(0) 1,y(0) 0 |
|
|
y 4x 3y |
||||
3. |
x 2x 7y |
||||
|
|
|
|
,x(0) 0, y(0) 1 |
|
|
y x 4y |
||||
|
|
2x 3y |
|||
4. |
x |
|
|||
|
|
|
|
,x(0) 1, y(0) 0 |
|
|
y x 4y |
||||
5. |
x 3x 4y |
||||
|
|
|
|
,x(0) 0, y(0) 1 |
|
|
y 2x y |
||||
6. |
x 5x 7y |
||||
|
|
|
|
,x(0) 1, y(0) 0 |
|
|
y 2x 4y |
||||
|
|
3x 3y |
|||
7. |
x |
|
|||
|
|
|
,x(0) 0,y(0) 1 |
||
|
y |
|
4x 5y |
||
|
|
4x 5y |
|||
8. |
x |
|
|||
|
|
|
,x(0) 1,y(0) 0 |
||
|
y |
|
x 2y |
||
|
|
4x 3y |
|||
9. |
x |
|
|||
|
|
|
,x(0) 0,y(0) 1 |
||
|
y |
|
|
x 2y |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
x 4y |
|||
10. |
|
|
,x(0) 1,y(0) 0 |
||
|
y |
|
2x 3y |
x 4x 2y
11. ,x(0) 0,y(0) 1
y 7x 5y
|
|
|
5x 4y |
||
12. |
x |
|
|||
|
|
|
,x(0) 1,y(0) 0 |
||
|
y 3x 3y |
||||
13. |
x |
|
2x y |
||
|
|
|
,x(0) 0,y(0) 1 |
||
|
|
y 7x 4y |
|||
14. |
x |
|
2x y |
||
|
|
|
,x(0) 1, y(0) 0 |
||
|
|
y 3x 4y |
|||
|
|
|
3x 2y |
||
15. |
x |
|
|||
|
|
|
,x(0) 0,y(0) 1 |
||
|
y 4x y |
x 4x 7y
16. ,x(0) 1,y(0) 0
y 2x 5y
17. |
x |
|
5x 3y |
|
|
,x(0) 0,y(0) 1 |
|
|
y 4x 3y |
||
18. |
x |
|
2x 7y |
|
|
,x(0) 1,y(0) 0 |
|
|
y x 4y |
|
|
|
2x 3y |
|||
19. |
x |
|
||||
|
x 4y |
,x(0) 0,y(0) 1 |
||||
|
y |
|
|
|||
|
|
|
|
3x 4y |
||
20. |
x |
|
||||
|
|
2x y |
,x(0) 1,y(0) 0 |
|||
|
|
y |
|
|
||
21. |
x 4x 7y |
,x(0) 0,y(0) 1 |
||||
|
|
|
|
|||
|
y 2x 5y |
|
||||
22. |
x 5x 3y |
,x(0) 1,y(0) 0 |
||||
|
|
|
|
|||
|
y 4x 3y |
|
||||
23. |
x |
|
2x 7y |
,x(0) 0,y(0) 1 |
||
|
|
|
|
|||
|
|
y x 4y |
|
|||
24. |
x |
|
2x 3y |
,x(0) 1,y(0) 0 |
||
|
|
|
|
|||
|
|
y x 4y |
||||
|
|
|
3x 4y |
|
||
25. |
x |
|
|
|||
|
|
,x(0) 0,y(0) 1 |
||||
|
y |
|
2x y |
|
||
|
|
|
4x 7y |
|
||
26. |
x |
|
,x(0) 1,y(0) 0 |
|||
|
2x 5y |
|||||
|
y |
|
|
|||
|
|
|
5x 3y |
|
||
27. |
x |
|
,x(0) 0,y(0) 1 |
|||
|
4x 3y |
|||||
|
y |
|
|
|||
|
|
|
2x 7y |
|
||
28. |
x |
|
,x(0) 1,y(0) 0 |
|||
|
x 4y |
|||||
|
y |
|
|
|||
|
|
|
|
2x 3y |
||
|
|
x |
|
|||
29. |
|
x y |
,x(0) 0,y(0) 1 |
|||
|
|
y |
|
|
ЗАВДАННЯ № 6 Рівняння Ейлера
ЗАВДАННЯ №7. ЛНДР ІІ порядку зі сталими коефіцієнтами та правою частиною спеціального вигляду
\
ЗАВДАННЯ № 8. Система ЛНДР І порядку