- •Оглавление
- •Введение
- •1. Дифференциальные уравнения
- •1.1. Дифференциальные уравнения первого порядка: основные определения, задача Коши
- •1.2. Уравнения с разделяющимися переменными
- •1.3. Однородные уравнения и уравнения, приводящиеся к ним
- •1.3.1. Однородные уравнения
- •1.3.2. Уравнения, приводящиеся к однородным
- •1.4. Линейные уравнения
- •1.5. Уравнения Бернулли
- •1.6. Уравнения в полных дифференциалах
- •1.7. Дифференциальные уравнения высших порядков: основные определения, теорема Коши
- •1.8. Уравнения, допускающие понижение порядка
- •1.9. Линейные дифференциальные уравнения второго порядка
- •1.9.1. Линейные однородные дифференциальные уравнения (лоду) второго порядка с постоянными коэффициентами
- •1.9.2. Линейные неоднородные дифференциальные уравнения (лнду) второго порядка с постоянными коэффициентами
- •2. Контрольная работа № 7. Задания
- •2.1. Пример выполнения контрольной работы № 7. Вариант № 0
- •2.2. Варианты заданий контрольной работы № 7
Введение
Данное учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся заочно по специальностям 080109 «Бухгалтерский учёт, анализ и аудит» и 080502 «Экономика и управление на предприятии (машиностроение, городское хозяйство)». Пособие разработано в соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов данных специальностей и содержит те разделы курса математики, которые изучаются в соответствии с учебной программой в IV семестре. В пособии изложены основные теоретические положения дифференциальных уравнений, числовых и функциональных рядов и теории функций комплексного переменного, приведено большое количество примеров решения задач. После самостоятельного изучения теоретического материала и приобретения навыков решения задач студенты должны выполнить две контрольные работы. Варианты заданий контрольных работ и примеры их выполнения также приведены в пособии.
Следует отметить, что данное пособие должно рассматриваться лишь как основа для изучения указанных выше разделов математики. При самостоятельной работе следует обращаться и к другим источникам учебной литературы, перечень которых приведён в конце пособия.
1. Дифференциальные уравнения
1.1. Дифференциальные уравнения первого порядка: основные определения, задача Коши
Определение. Функциональное уравнение
(1)
или
, (2)
связывающее между
собой независимую переменную
,
искомую функцию
и её производную
называется дифференциальным уравнением
первого порядка.
Определение.
Решением
уравнения (1) или (2) называется такая
дифференцируемая функция
,
которая при подстановке в уравнение
вместо неизвестной функции обращает
его в тождество.
Процесс нахождения решения дифференциального уравнения называется интегрированием дифференциального уравнения.
Определение.
Общим решением
дифференциального
уравнения (1) в области
называется функция
,
обладающая следующими свойствами: 1)
она является решением данного уравнения
при любых значениях произвольной
постоянной
;
2) для любого начального условия
такого, что
,
существует единственное значение
,
при котором решение
удовлетворяет заданному начальному
условию.
Определение.
Уравнение
определяющее
общее решение как неявную функцию,
называется общим интегралом
дифференциального уравнения.
Определение.
Всякое
решение
,
получающееся из общего решения
при конкретном значении
,
называется частным решением.
Определение.
Задача, в которой требуется найти частное
решение уравнения
,
удовлетворяющее начальному условию
,
называется задачей Коши.
Построенный на
плоскости хОу
график всякого решения
дифференциального уравнения называетсяинтегральной
кривой этого
уравнения. Таким образом, общему решению
на плоскостихОу
соответствует семейство интегральных
кривых, зависящее от одного параметра
– произвольной постоянной
,
а частному решению, удовлетворяющему
начальному условию
,
– кривая этого семейства, проходящая
через заданную точку
.
Теорема Коши.
Если в дифференциальном уравнении (2)
функция
непрерывна и имеет непрерывную производную
в некоторой областиD,то решение
дифференциального уравнения
при начальном
условии
существует и притом единственно, т.е.
через точку
проходит
единственная интегральная кривая
данного уравнения.
Пример 1.
Доказать, что при каждом
функция
является решением дифференциального
уравнения![]()
Решение. Функция задана неявно. Применяя правило дифференцирования неявной функции, имеем:
.
Отсюда
.
Подставляя найденное
значение
в данное дифференциальное уравнение,
получим тождество
,
.
Значит, функция
является решением данного дифференциального
уравнения, что и требовалось доказать.
Пример 2.
Функция
задана параметрически:
,
.
Доказать, что эта функция является
решением уравнения
.
Решение. При каждом значении параметра t имеем:
.
Тогда
![]()
Получили верное
равенство, т.е. функция
является решением данного уравнения.
