Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
готовые билеты экзамен матан.docx
Скачиваний:
3
Добавлен:
15.04.2019
Размер:
684.11 Кб
Скачать

Линейные ду второго порядка: определение, виды.

О. ур-е уʹʹ+р(х)уʹ+q(x)y=f(x) где р(х), q(x), f(x) – непрерывные функции, называется ЛДУ второго порядка

уʹʹ+р(х)уʹ+q(x)y=0-однородное ЛДУ второго порядка

О. ур-е вида: уʹʹуʹ+qy=f(x), где p, q – действительные числа, f(x) – непрерывная функция, называется ЛДУ второго порядка с постоянными коэффициентами.

Решение ЛДУ 2ого порядка с пост коэфф.

Пусть данo: уʹʹуʹ+qy=f(x)

Вначале решается (нах-ся общее решение) ЛОДУ 2ого порядка соответствующее исходному

уʹʹуʹ+qy=0

общее реш-е ЛОДУ 2ого порядка с ПК будем искать в виде:

y=ekx (Л.Эйлер), где k-некоторое число

необходимо подставить данное решение в ЛОДУ уʹʹуʹ+qy=0

для этого возьмем уʹ и уʹʹ

уʹ=(ekx)ʹ=k ekx

уʹʹ=( k ekx)ʹ= k2 ekx

подставим в ЛОДУ уʹʹуʹ+qy=0

k2 ekx k ekx+q ekx=0

ekx(k2+р+q)=0

т.к. ekx≠0 никогда, то:

k2+р+q=0 – полученное квадратное уравнение-характеристическое ур-е ЛОДУ 2ого порядка (т.к. оно определяет характер решения). Оно получается путем замены уʹ и уʹʹ

*необх условие интегрирования – непрерывность функции.

При решении характеристического уравнения возможны следующие варианты:

  1. k1 и k2 – действительны и различны. т.е. K1≠k2. В этом случает общее решение ЛОДУ 2ого порядка будет иметь вид:

y=C1 ek1x+ C2 ek2x

  1. Корни характеристического уравнения действительны и одинаковы. В этом случае -// k1=k2=k

y=C1 ekx+ C2x ekx= ekx (C1+ C2x)

  1. Когда K1 и k2 комплексносопряженные (Д<0)-дейсвительные части одинаковые а мнимые различаются одним знаком.

k1=+i

k2=-i, где -действительная часть, -мнимая, i-мнимая единица. В этом случае -//-

y= ex (C1cosx+ C2sinx)

Решение лоду второго порядка с пк

О. ур-е вида: уʹʹуʹ+qy=f(x), где p, q – действительные числа, f(x) – непрерывная функция, называется ЛДУ второго порядка с постоянными коэффициентами.

Решение ЛДУ 2ого порядка с пост коэфф.

Пусть данo: уʹʹуʹ+qy=f(x)

Вначале решается (нах-ся общее решение) ЛОДУ 2ого порядка соответствующее исходному

уʹʹуʹ+qy=0

общее реш-е ЛОДУ 2ого порядка с ПК будем искать в виде:

y=ekx (Л.Эйлер), где k-некоторое число

необходимо подставить данное решение в ЛОДУ уʹʹуʹ+qy=0

для этого возьмем уʹ и уʹʹ

уʹ=(ekx)ʹ=k ekx

уʹʹ=( k ekx)ʹ= k2 ekx

подставим в ЛОДУ уʹʹуʹ+qy=0

k2 ekx k ekx+q ekx=0

ekx(k2+р+q)=0

т.к. ekx≠0 никогда, то:

k2+р+q=0 – полученное квадратное уравнение-характеристическое ур-е ЛОДУ 2ого порядка (т.к. оно определяет характер решения). Оно получается путем замены уʹ и уʹʹ

*необх условие интегрирования – непрерывность функции.

При решении характеристического уравнения возможны следующие варианты:

  1. k1 и k2 – действительны и различны. т.е. K1≠k2. В этом случает общее решение ЛОДУ 2ого порядка будет иметь вид:

y=C1 ek1x+ C2 ek2x

  1. Корни характеристического уравнения действительны и одинаковы. В этом случае -// k1=k2=k

y=C1 ekx+ C2x ekx= ekx (C1+ C2x)

  1. Когда K1 и k2 комплексносопряженные (Д<0)-дейсвительные части одинаковые а мнимые различаются одним знаком.

k1=+i

k2=-i, где -действительная часть, -мнимая, i-мнимая единица. В этом случае -//-

y= ex (C1cosx+ C2sinx)