Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными

Это дифференциальные уравнения вида:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

или

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Проинтегрировав, найдем y.

Пример.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решение:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Пусть Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Однородные дифференциальные уравнения первого порядка.

Это дифференциальные уравнения вида:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решается заменой

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Подставим в исходное уравнение Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru , получим

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Проинтегрировав, найдем функцию Z, а затем функцию y.

Пример.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решение:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Пусть Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Тогда Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru , так как

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

ЛИНЕЙНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРВОГО ПОРЯДКА.

Это дифференциальные уравнения вида:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решается подстановкой:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Подставим полученное в уравнение Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru :

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Подставив в равенство Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru значение функции u, получим дифференциальное уравнение с разделяющимся переменными, решив которое, найдем функцию v, а затем и функцию y.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Пример.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решение:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Подставим в уравнение Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru ,

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Подставим значения uв равенство (2), получим:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Тогда,

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Так как при x=1, Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru , то подставив в общее решение, получим:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Подставим значение Cв общее решение, получим:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Проверка:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА, ДОПУСКАЮЩИЕ ПОНИЖЕНИЕ ПОРЯДКА.

Иногда решение дифференциальных уравнений второго порядка можно свести к последовательному решению двух дифференциальных уравнений первого порядка. Тогда говорят, что дифференциальное уравнение допускает понижение порядка.

Это дифференциальные уравнения вида:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

или

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Пример 1.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Пример 2.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Уравнения этого типа решаются заменой переменной Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru Следовательно,

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Подставим в дифференциальное уравнение Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru .

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Подставив значение zв дифференциальное уравнение Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru , найдем функцию y.

Пример.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решение:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Так как при x= 1, y = 0 и при x = 1, Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru , то

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Ответ: Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru .

ЛИНЕЙНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА С ПОСТОЯННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ.

Это дифференциальные уравнения вида:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

При Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru получим линейное однородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Для его решения составим характеристическое уравнение:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

При его решении возможны следующие три случая:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Общее решение дифференциального уравнения второго порядка находим по формуле:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

2. ЕслиD=0, то общее решение находится по формуле:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Тогдаобщее решение дифференциального уравнения находим по формуле:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

3. Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru , то корни комплексно - сопряженные.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Тогда общее решение находится по формуле:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Пример 1.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решение:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

При Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

При Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Ответ: Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Пример 2.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решение:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

2 способ:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

При Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

При Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Ответ: Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Пример 3.

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Решение:

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

При Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Ответ: Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными - student2.ru

Наши рекомендации