РГР Дифуры [13 вариант]
.pdf5 _11_13
4 y3 y′′ = y4 −16, y (0)= 2 2, y′(0)=1 2
этодифференциальное уравнениевысшегопорядка, допускающеепонижениестепени
y ' |
= p y '' |
= p dp |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
|
|
|
4 p dp = |
y4 |
− |
16 |
dy |
|
|
|
|||||||||
|
|
y3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
∫4 p dp = ∫ |
y4 − |
16 |
dy |
|
|
|||||||||||
|
y |
3 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
p |
2 |
= |
|
4 |
+ |
y2 |
+ |
C |
; |
|
|
|
||||
|
|
y2 |
4 |
|
2 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
p2 = 4 / y2 + y2 / 4 +C / 2; C = −4 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
= 2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
y2 −4 |
||
y(0) |
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y ' = |
|
|
|
'(1) |
=1/ |
2 |
|
|
|
|
|
2 y |
|||||||
y |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
= |
|
y2 −4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
dx |
|
2 y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫2 y dy = ∫dx y2 −4
ln( y2 |
−4) = x +C |
|
|
|
|
|
|||
y(0) = 2 |
2 C = ln 4 |
|
|
|
|
|
|||
y = |
ex+ln 4 + 4 |
|
|
|
|
|
|||
(1) |
p |
2 |
= |
16 −8 y2 + y4 |
; p |
2 |
= |
( y2 |
−4)2 |
|
4 y2 |
|
4 y2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
5 _12 _13
7 y′′′− y′′ =12x − линейноенеоднородноедифференциальное уравнение характеристическое уравнение
7k3 −k2 = 0 k1,2 = 0; k3 =1/ 7
общее решение линейногооднородногодифференциального уравнения yобщ = C1 +C2 x +C3ex / 7
частное решение линейногонеоднородногодифференциального уравнения
y = x2 (ax +b) = ax3 +bx2 |
|
|
|
|
||||||||||
час |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yчас |
= 3ax |
+ 2bx |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
′′ |
= 6ax + 2b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
yчас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
′′′ |
= 6a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
yчас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
′′′ |
|
|
′′ |
|
=12x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 yчас − yчас |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
7 6a −6ax −2b −12x = 0 |
|
|
|
|
|
|||||||||
(−12 −6a)x + 42a −2b = |
0 |
42a −2b = 0 |
42 |
(−2) −2b = 0 |
a = −2 |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−12 −6a = 0 |
a = −2 |
b = −42 |
|
y |
= −2x3 −42x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
час |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = y |
общ |
+ y |
= C |
+C |
2 |
x |
+C ex / 7 −2x3 −42x2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
час |
1 |
|
|
3 |
|
|
|
|
5 _13 _13
y′′′− y′′−2 y′ = (6x −11)e−x − линейноенеоднородноедифференциальное уравнение характеристическое уравнение
k3 −k2 −2k = 0 k (k2 −k −2)= 0 k1 = −1; k2 = 0; k3 = 2
общее решение линейногооднородногодифференциального уравнения yобщ = C1e−x +C2 +C3e2 x
частное решение линейногонеоднородногодифференциального уравнения
y |
= xe−x (ax +b) = e−x (ax2 +bx) |
|||||||
час |
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
−x |
|
|
2 |
|
|
|
yчас |
= e |
(−ax |
+(2a −b)x +b) |
|||||
|
|
|||||||
′′ |
|
−x |
|
2 |
|
|
|
|
yчас |
= e |
(ax |
+(−4a +b)x −2b + 2a) |
|||||
|
|
|||||||
′′′ |
|
−x |
|
|
2 |
|
|
|
yчас |
= e |
(−ax |
+(6a −b)x −6a +3b) |
|||||
′′ |
′ |
|||||||
′′′ |
|
|
|
|
−x |
|||
yчас |
− yчас |
−2 yчас = (6x −11)e |
||||||
|
e−x (−ax2 +(6a −b)x −6a +3b) −e−x (ax2 +(−4a +b)x −2b + 2a) −
−2e−x (−ax2 +(2a −b)x +b) −(6x −11)e−x = 0
(6a −b)x −6a +3b +(4a −b)x + 2b −2a −2 (2a −b)x − 2b −(6x −11)= 0 (6a −b + 4a −b −2(2a −b)−6)x −6a +3b + 2b − 2a − 2b +11 = 0
(6a − |
|
|
|
|
6a −6 = 0 |
|
|
a =1 |
6)x −8a +3b +11 = 0 |
= 0 |
|
||||||
|
|
|
|
|
11 −8a +3b |
|
b = −1 |
|
y = e−x (x2 − x) |
|
|
|
|
|
|
||
час |
|
|
|
|
|
|
|
|
y = y |
общ |
+ y = C e−x +C |
2 |
+C e2 x +e−x (x2 |
− x) |
|
||
|
час |
1 |
3 |
|
|
|
5 _14 _13
y′′+ 2 y′ =10 ex (sin x +cos x)
характеристическое уравнение
k2 + 2k = 0 k1 = 0; k2 = −2
общее решение yобщ = C1 +C2 e−2 x
частное решение
y |
= ex (a sin x +b cos x) |
|||||
час |
|
|
|
|
|
|
′ |
|
x |
|
|
|
|
yчас |
= e |
((a +b) cos x +(a −b) sin x) |
||||
|
||||||
′′ |
|
x |
|
|
|
|
yчас |
= e |
(2a cos x |
−2bsin x) |
|||
|
||||||
′′ |
|
|
′ |
x |
(sin x +cos x) |
|
yчас |
+ 2 yчас =10 e |
|||||
|
ex (2a cos x −2bsin x) + 2ex ((a +b) cos x + (a −b) sin x) −10ex (sin x + cos x) = 0 2a cos x −2bsin x + 2(a +b) cos x + 2(a −b) sin x −10 sin x −10 cos x = 0
(2a + 2a + 2b −10)cos x +(−2b + 2a −2b −10)sin x = 0 (4a + 2b −10)cos x +(−4b + 2a −10)sin x = 0
|
−10 + 4a + 2b = 0 |
|
a = 3 |
|||||
|
|
|
+ 2a −4b = 0 |
|
||||
|
−10 |
|
b = −1 |
|||||
y |
|
= 3ex sin x −ex cos x |
|
|||||
час |
|
|
|
|
|
|
|
|
y = y |
общ |
+ y |
= C |
+C |
e−2 x +3ex sin x −ex cos x |
|||
|
|
|
час |
1 |
|
2 |
|
5 _15 _13
y′′− y′ = 2 ch x; y′′− y′ = ex +e−x
характеристическое уравнение
k2 −k = 0 k1 = 0; k2 =1
общее решение yобщ = C1 +C2 ex
частное решение yчас = a x ex +b e−x yчас′ = aex + axex −be−x
y′′ = aex + aex + axex +be−x
час
′′ |
′ |
|
|
x |
|
−x |
|
|
|
yчас − yчас |
= e |
+e |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
(2aex |
+ axex +be−x )−(aex + axex −be−x )−(ex +e−x )= 0 |
||||||||
e−x (2b −1)+ex (a −1)= |
2b −1 = 0 |
a =1 |
|||||||
0 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a −1 = 0 |
b =1/ 2 |
y = xex |
+e−x / 2 |
|
|
|
|
||||
час |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = y |
общ |
+ y = C +C |
ex + xex +e−x / 2 |
|
|||||
|
|
час |
|
1 |
2 |
|
|