- •Дифференциальные
- •Рекомендуемая литература
- •Содержание
- •Линейные дифференциальные уравнения первого порядка y f(x)y g(x)
- •Методы решения линейных уравнений
- •Линейные дифференциальные уравнения первого порядка
- •Пример
- •Найдём функцию v(x), удовлетворяющую
- •Методы решения линейных уравнений
- •Пример
- •Д. У. второго порядка, допускающие
- •Пример
- •Д. У. второго порядка, допускающие
- •Решение. Положим y p( y)
- •Уравнение Бернулли
- •Уравнение Бернулли
- •Пример. Найти частное решение уравнения,
Д. У. второго порядка, допускающие |
|
|||
понижение степени |
y |
|
f(x,y |
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим уравнение вида y f(x,y ), правая часть которого не содержит явным
образом функцию y(x).
Обозначим y p(x);y p (x)
Подставляя новые переменные в уравнение, получим: p f(x,p) - дифференциальное
уравнение первого порядка относительно функции p(x).
© И.Р.Тимошина «Дифференциальные |
12 |
|
|
уравнения» " |
|
Пример |
|
Найти общее решение уравнения |
y tgx y 1 |
Решение. |
|
1.Введём замену переменных: p=y'; p'=y'‘. Тогда
2.p'∙tgx=p+1 уравнение с разделяющимися переменными.
3.dp/(p+1)=dx/tgx; ln p+1 =ln sinx +C1; p=C1sinx; 4.y'=C1sinx; y= C1cosx+C2;
© И.Р.Тимошина «Дифференциальные |
13 |
|
|
уравнения» " |
|
Д. У. второго порядка, допускающие
понижение степени |
|
|
) |
|
|
|
y f(y, y |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Уравнение вида |
|
также сводится к уравнению |
|||
y f(y, y )
первого порядка заменой
y p(y);y p (уу p
Пример. Найти общее решение уравнения
.
2yy 1 (y )2
© И.Р.Тимошина «Дифференциальные |
14 |
|
|
уравнения» " |
|
Решение. Положим y p( y)
Тогда y p p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подставив в уравнение, получим |
||||||||||||
|
2yp p 1 p2 |
|
2 pdp |
dy |
||||||||
|
1 p2 |
|||||||||||
|
|
y |
||||||||||
Интегрируя, получим |
|
ln(1 p2 ) ln |
|
y |
|
ln |
|
C1 |
||||
|
|
|
|
|||||||||
|
1 p 2 C1 y |
|
p |
|
|
|||||||
|
|
C1 y 1 |
||||||||||
|
||||||||||||
|
||||||||||||
© И.Р.Тимошина «Дифференциальные |
15 |
|
|
уравнения» " |
|
dy |
dy |
|
|
|
|
C1 y 1 |
|||||
|
|||||
Заменив p на dx , получим: dx |
|
|
|
||
Интегрируя уравнение, найдём общий интеграл:
dy dx 
C1 y 1
|
2 |
|
|
x C |
|
|
|
C y 1 |
2 |
||
|
|
||||
1 |
|
||||
|
C1 |
|
|||
Ответ. Общий интеграл уравнения
|
2 |
|
|
x C |
|
|
|
C y 1 |
2 |
||
|
|
||||
1 |
|
||||
|
C1 |
|
|||
© И.Р.Тимошина «Дифференциальные |
16 |
|
|
уравнения» " |
|
Уравнение Бернулли
y p(x) y f (x) yn
где p(x) и f(x) – заданные непрерывные функции,
n 0, |
n 1 |
Отметим, что при n=0 это уравнение становится линейным уравнением; при n=1 – уравнением с разделяющимися переменными.
Уравнение Бернулли можно решить с помощью подстановки y=u(x)∙v(x).
© И.Р.Тимошина «Дифференциальные |
17 |
|
|
уравнения» " |
|
Уравнение Бернулли
Подстановка
z 1 yn 1
Позволяет свести уравнение Бернулли к линейному уравнению.
© И.Р.Тимошина «Дифференциальные |
18 |
|
|
уравнения» " |
|
Пример. Найти частное решение уравнения,
y xy xy2
удовлетворяющее начальному условию y(1) 1
Решение.
© И.Р.Тимошина «Дифференциальные |
19 |
|
|
уравнения» " |
|
