- •1. Основные понятия и факты связанные с д.У.
- •2.Существование, единственность и приближенное решение задачи Коши
- •3. Д.У., описывающие физические процессы (радиоактивный распад, гармонические колебания, падение тела и д.Р.)
- •4. Приближенное построение интегральных кривых с помощью изоклин.
- •5. Уравнения с разделяющимися переменными и уравнения, сводящиеся к ним.
- •6. Линейные уравнения 1-ого порядка.
- •7. Уравнение Бернулли и Риккати.
- •8. Уравнения в полных дифференциалах.
- •9. Интегрирующий множитель
- •12. Уравнение Клеро и Лагранжа.
- •13. Уравнения высших порядков. Важнейшие случаи, допускающие решение в квадратурах либо понижение порядка.
- •14. Системы д.У. Метод исключения. Общий интеграл.
- •15. Линейные однородные уравнения в частных производных. Задача Коши.
- •16. Квазилинейные уравнения в частных производных. Задача Коши.
- •17. Линейная зависимость функций и вронскиан.
- •18. Линейные однородные уравнения. Линейная зависимость решений. Вронскиан решений.
- •19.Существование фундаментальной системы решений.
- •20.Формула общего решения линейного однородного уравнения.
- •22.Метод Лагранжа для линейных уравнений.
- •23.Метод неопределенных коэффициентов для линейных уравнений.
- •24.Уравнения Эйлера.
- •25.Линейные однородные системы.
- •26.Линейные однородные системы с постоянными коэффициентами.
- •27. Метод Лагранжа для линейных систем.
- •29.Задачи Коши и краевые задачи для линейных уравнений и систем.
- •31.Устойчивость решений. Система первого приближения. Критерий Рауса-Гурвица.
- •32.Фазовая плоскость. Обоснование одной (любой) из фазовых картин.
- •33.Линейные интегральные уравнения второго рода. Случай вырожденного ядра.
- •34.Задачи вариационного исчисления и понятие о способах их решения.
- •1. Основные понятия и факты связанные с д.У(1)
- •2.Существование, единственность и приближенное решение задачи Коши(2)
6. Линейные уравнения 1-ого порядка.
― линейное
уравнение
― уравнение такого вида
― коэффициент
уравнения
― правая часть,
(неоднородность уравнения), свободный
член.
― ?
.
― линейный оператор, т.е.
.
(функции образуют линейное пространство)
однородное
неоднородное.
Свойства линейных уравнений ― из линейной алгебры:
Общее решение
неоднородного линейного уравнения ―
сумма общего решения однородного
линейного уравнения и некоторого
частного решения неоднородного
.
Сумма частных
решений однородного линейного уравнения
― решение однородного линейного
уравнения.
Однородное
линейное уравнение
,
,
(
― некая константа
,
)
Т.к.
,
то
.
Обозначим
.
― общее решение однородного линейного уравнения
Неоднородное
линейное уравнение
.
Для решения неоднородного линейного
уравнения существуют разные методы
(читать учебники).
Метод Лагранжа (метод вариации произвольной постоянной):
нужно подобрать.
.
Нужно еще обосновать, что других решений нет
При
слагаемое №1 ― частное решение
неоднородного дифференциального
уравнения, а слагаемое с №2 ― общее
решение однородного линейного уравнения.
По свойству 1(!)
―
общее решение неоднородного линейного
уравнения (т.е. других нет).
7. Уравнение Бернулли и Риккати.
Уравнения, сводящиеся к линейным:
― уравнение
Бернулли
Если
,
то линейное неоднородное,
,
то линейное однородное .
Далее
.
.
Делим уравнение Бернулли на
:
.
― уже линейное
уравнение
― линейное
уравнение относительно
.
― уравнение
Риккати
Можно свести к
уравнению Бернулли, если известно
некоторое частное решение
.
― уравнение
Бернулли
Не существует общего метода нахождения частного решения уравнения Риккати , поэтому в общем случае уравнение Риккати не решается в квадратурах.
Частный случай уравнения Риккати:
.
.
При
нужно искать другие частные решения.
При
выбираем 1 частное решение.
8. Уравнения в полных дифференциалах.
―предположим, что
эти функции определены и непрерывно
дифференцируемы в некоторой односвязной
области (нет дырок)
Определение:
Уравнение
называется уравнением полных
дифференциалов, если
такая, что
.
Уравнение можно
записать в виде:
―решение
.
Теорема:
Для того чтобы
,
для того чтобы
,
необходимо и достаточно, чтобы
Из этих рассуждений
видно, что решение задачи с уравнением
полных дифференциалов сводится к
нахождению
.
Пример:
Проверим, что уравнение ― полный дифференциал.
― верно.
;
.
[
,
но она включена в
].
Ответ:
.
9. Интегрирующий множитель
Определение:
Интегрирующим множителем для уравнения
назовем
,
после умножения на которую уравнение
становится полным дифференциалом.
Общего метода для нахождения интегрируемого множителя нет. Существуют различные методы:
1)
― тогда
― интегрирующий множитель.
,
Мы доказали справедливость формулы для интегрирующего множителя для конкретного случая.
2)
,
Под интегралом понимается конкретная первообразная.
3)
?
?(*)―см.
курс матана, сем.№2, КРИ-2.
(*)―часть теоремы о независимости КРИ-2 от пути интегрирования, а ―подынтегральное выражение для КРИ-2 (правда, в нем должны конкретные пределы).
Если ―полный дифференциал, то КРИ-2 не зависит от пути интегрирования.
10. Уравнения вида x=f(y’) и y=f(y’)
Если уравнение
разрешено относительно
,
т.е.
,
то это частный случай
.
1)
― неполное уравнение, разрешенное
относительно
,
(Т.к.
не входит
)
Вводим параметры:
―
параметрический вид
(Параметр ― вспомогательная независимая переменная)
(можно не писать
,
но в дифференциальных уравнениях
принято)
2)
― неполное уравнение, разрешенное
относ.
Ответ:
Пример:
.
Ответ:
11. Уравнения вида x=f(y,y’) и y=f(x,y’)
3)
― уравнение, разрешенное относительно
― уравнение,
разрешенное относительно
(может и не решаться)
.
Остается решить
.
Получим
― принято писать
Ответ:
― решение
(параметрическое)
4)
― уравнение, разрешенное относительно
,
― разрешенное
относительно
Ответ:
