- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Задача 1
- •Задача 2
- •Задача 3
- •Задача 4
- •Задача 5
- •Задача 6
- •Задача 7
- •Задача 1
- •Задача 2
- •Задача 3
- •Задача 4
- •Задача 5
- •Задача 6
- •Задача 7
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
- •Аудиторная работа
- •Домашнее задание
- •Ответы
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)e−x + 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 + |
|
|
1−C |
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 |
e−5x |
||||
|
1 |
|
2 |
|
|
б) y = C + C |
e−4x . |
|
|||
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 = e−x . x
.
125
г) y = e3x (C |
+ C |
2 |
x). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
д) y = C1 + C2 x + e−x (C3 + C4 x + C5 x2 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
е) y = C |
|
+C |
2 |
x +C |
3 |
x2 +C |
4 |
ex |
+C |
e−x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
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 = e−3x (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 = C1e−x + C2e−2x + (e−x + e−2x )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 |
e−4x ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
б) y = ex (C |
+ C |
2 |
x) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
в) |
y = e−2x (C cos x + C |
2 |
sin x) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
г) |
y = C e−2x +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)e−x + xe−x 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 = 8e−x . |
||
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)e−x . |
|||||||
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