Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

РГР по математике 2сем.2мод.(пример и задание)

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
10.04.2015
Размер:
6.5 Mб
Скачать

Українська 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