Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
DDR 4 p.190-249.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
469.97 Кб
Скачать

 

 

 

 

 

 

y1

y2

...

yn

 

W[ y

, y

2

,..., y

n

]

y1

y2

...

yn

.

1

 

 

 

...

...

...

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(n 1)

y (n 1)

...

y(n 1)

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

n

 

For functions y1 (x), y2 (x), ..., yn (x)

continuous within the interval (a, b),

as well as their derivatives up to the (n–1)-th order, to be independent within a given interval, it is necessary and sufficient for the Vronsky determinant not to be equal to zero in at least one point of this interval.

An arbitrary system with n linearly independent solutions of the homogeneous equation (3.21) is referred to as a fundamental system.

If y1 , y2 , ..., yn is a fundamental system of equation (3.21), the general solution of the latter has the form:

_

y C1 y1 C2 y2 ... Cn yn , where C1 , C2 , ..., Cn are arbitrary constants.

The general solution of the non-homogeneous equation ( 3.20 ) can be written in the form:

y = y + y* ,

where y is the general solution of the corresponding homogeneous equation (3.24 ),

y is a partial solution of the non-homogeneous equation ( 3.20 ).

 

T 2.

 

Typical problems

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Find the general solution

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y e2x

sin x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. By n successive integrations, we get

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y ¢¢¢ =

dy ¢¢

= e

2x

+sin x ,

 

y ¢¢ = ò (e

2x

+sin x)dx

=

1

e

2x

-cos x +C1 ,

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

e

2x

cos x

 

 

 

 

 

1

e

2x

sin x

C1 x C2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

y y dx

2

 

C1 dx

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2x

 

 

 

 

 

 

C1

 

2

 

 

 

 

 

y

y dx

 

 

e

 

sin x C x C

 

dx

 

e

 

 

 

cos x

 

x

 

C

 

x C

 

,

4

 

 

8

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

215

where C1 , C2 , C3 are any constants.

2.

Solve

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y (1

 

2xy .

 

 

 

 

 

Solution. The given equation contains derivatives of the dependent variable

y but does not contain y directly, then the substitution

y z(x) (see table 3.1).

Then y z and we obtain

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

) 2xz.

 

 

 

 

 

 

 

 

z (1

 

 

 

 

 

 

Separating the variables in the equation and integrating, we have

 

dz (1 x2 ) 2xz

,

 

dz

 

 

2x

 

dx ,

 

 

 

 

z

 

x 2

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

ln | z | ln(1 x2 ) ln | C | ,

 

z =C (1+x2 ) ,

dy = C (1+ x2 ) ,

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

dx

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y C1 (1 x2 )dx C1 (x

x3

) C2

 

 

 

 

is general solution of the given equation.

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Solve

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2yy

 

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

(y )

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. An equation does not contain

 

x , directly, the substitution

 

y

 

p( y) ,

 

 

 

 

 

 

dp

 

 

 

 

y

 

p dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

will give a new differential equation in p and y of order lesser than the original equation

 

 

p

2 2yp dp

0;

 

p( p 2y dp ) 0 ,

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

thereafter, the following two cases:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

p 0 , dy

= 0 , y =C ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) p +2y dp = 0 , 1 dy + dp = 0 ,

1 ln

 

y

 

+ln

 

p

 

= ln C

,

 

 

 

 

 

dy

 

2

y

p

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

y p =C1

 

dy

 

ò

ydy = ò C1dx ,

 

2

y

 

 

, y

=C1 ,

 

2

C1 x C2

 

dx

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

is general solution of the original equation.

216

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]