Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сборник задач по математике.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
1.02 Mб
Скачать

в) y = 1

(x2 1)arctgx

1 x ln(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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Занятие 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

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) =1.

16.2. Решить дифференциальные уравнения методом Лагранжа:

 

′′

 

ex

 

 

′′

 

1

 

а) y

y = ex +1 .

б) y

+ 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 .

Ответы

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

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

Занятие 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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]