- •9 Ду. Занятие 5
- •Данное уравнение решаем, применяя общий алгоритм:
- •Данное уравнение решаем, применяя общий алгоритм:
- •Данное уравнение решаем, применяя алгоритм введения параметра:
- •Данное уравнение решаем, применяя общий алгоритм:
- •Применим общий алгоритм введения параметра:
- •Данное уравнение решаем, применяя общий алгоритм:
- •Данное уравнение решаем, применяя общий алгоритм:
Данное уравнение решаем, применяя общий алгоритм:
a1.
Примем y′=p
→ исходное уравнение
принимает вид: y=φ(p)∙x+ψ(p)=x∙
.
a2. Дифференцируя последнее по x имеем: p–φ(p)=[x∙φ′(p)+ψ′(p)] .
a3.
Запишем равенство: p–φ(p)=
=0,
его решения: p0=0.
Учитывая p0 ≡φ(p0),
запишем: y=φ(p0)∙x+ψ(p0)
→ y=
0∙x+0=
0. Пока не получено
общее решение уравнения, мы не можем
сказать, будет ли это решение особыми.
a4.
Пусть теперь p–φ(p)
≠ 0. Уравнение для вычисления x:
–x
=
,
или
–
x
∙
=0,
или
=
x
уравнение с разделяющимися переменными.
a5.
Интегрируем уравнение (предварительно
разложив дробь
:
осуществляется по общей формуле
разложения, используемой при интегрировании
рациональных дробей: см. математический
анализ!):
=
=
–
–ln
,
или в виде:
ln
=
–
+C.
a6.
Если учесть исходное: y=x∙
,
то –
=
–
+1.
Тогда lny=
–
–1+C,
или
=C–lny
– общее решение исходного уравнения.
a7. Учитывая начальные условия, получим: =3–lny – частное решение, для C=3.
Случай-2.
a0.
Из условия (1)
запишем: y=
∙х.
Форма записи
уравнения имеет вид уравнения Лагранжа:
y=φ(y′)∙x+ψ(y′),
где φ(y′)=
и ψ(y′)=0.
Данное уравнение решаем, применяя общий алгоритм:
a1.
Примем y′=p
→ исходное уравнение
принимает вид: y=φ(p)∙x+ψ(p)=x∙
.
a2. Дифференцируя последнее по x имеем: p–φ(p)=[x∙φ′(p)+ψ′(p)] .
a3.
Запишем равенство: p–φ(p)=
–
=0,
его решения: p0=0.
Учитывая p0 ≡φ(p0),
запишем: y=φ(p0)∙x+ψ(p0)
→ y=
0∙x+0=
0. Пока не получено
общее решение уравнения, мы не можем
сказать, будет ли это решение особыми.
a4.
Пусть теперь p–φ(p)
≠ 0. Уравнение для вычисления x:
–x
=
,
или
+
x
∙
=0,
или
=
x
уравнение с разделяющимися переменными.
a5.
Интегрируем уравнение (предварительно
разложив дробь
:
осуществляется по общей формуле
разложения, используемой при интегрировании
рациональных дробей: см. математический
анализ!):
=
–
=
–ln
+C,
или в виде: Получаем после несложных
преобразований:
ln
=
+C.
a6. Если учесть исходное: y=x∙ , то = –1. Тогда lny= +1+C, или =C+lny – общее решение исходного уравнения.
a7. Учитывая начальные условия, получим: =3+lny – частное решение, для C=3.
Замечание: рассмотренная задача была решена в Главе 2 приведением к форме однородного уравнения; результаты получены одинаковые, но на этот раз потребовались дополнительные «изобретательность и терпенье» для достижения «одинаковости».
Ответ: =3±lny – частный интеграл заданного уравнения. Особое решение: y = 0.
☻
Вопросы для самопроверки:
Как определяют ДУ 1-го порядка, не разрешённое относительно производной?
Основные типы уравнений, не разрешённых относительно производной.
Как вводят параметр при решении уравнения y=φ(y′)?
Как вводят параметр при решении уравнения x=φ(y′)?
Как вводят параметр при решении уравнения F(y,y′)=0?
Как вводят параметр при решении уравнения F(x,y′)=0?
Что такое «Уравнения Лагранжа»?
Привести пример применения ДУ для решения задачи из геометрии.
Привести пример применения ДУ для решения задачи из физики.
< * * * * * >
