Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными

1, Дифференциальным уравнением называется уравнение, связывающее между собой независимую переменную х, искомую функцию у и ее производные или дифференциалы.

Символически дифференциальное уравнение записывается так:

Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru

2. Дифференциальное уравнение называется обыкновенным, если искомая функция зависит от одного независимого переменного.

3. Порядком дифференциального уравнения называется порядок старшей производной (или дифференциала), входящей в данное уравнение.

4. Решением (или интегралом) дифференциального уравнения называется такая функция, которая обращает это уравнение в тождество.

5. Общим решением (или общим интегралом) дифференциального уравнения называется такое решение, в которое входит столько независимых произвольных постоянных, каков порядок уравнений. Так, общее решение дифференциального уравнения первого порядка содержит одну произвольную постоянную.

6. Частным решением дифференциального уравнения называется решение, полученное из общего при различных числовых значениях произвольных постоянных. Значения произвольных постоянных находятся при определенных начальных значениях аргумента и функции.

7. Нахождение частного решения дифференциального уравнения по известным начальным данным из общего решения, называют задачей Коши.

8. График частного решения дифференциального уравнения называется интегральной кривой.

Общему решению дифференциального уравнения соответствует совокупность (семейство) всех интегральных кривых.

Дифференциальным уравнением первого порядка называется уравнение, в которое входят производные (или дифференциалы) не выше первого порядка.

Дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными называется уравнение вида: Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru .

Для решения этого уравнения нужно сначала разделить переменные: Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , а затем проинтегрировать обе части полученного равенства:

Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru

1. Найти общее решение уравнения Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru .

Разделив переменные, имеем:

Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru

Интегрируем обе части полученного уравнения:

Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru ; Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru .

Так как произвольная постоянная С может принимать любые числовые значения, то для удобства дальнейших преобразований вместо С мы написали Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru . Потенцируя последнее равенство, получим: Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru . Это и есть общее решение данного уравнения.

2. Найти общее решение уравнения Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , удовлетворяющее начальным условиям Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru при Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru .

Разделив переменные, имеем:

Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru

Проинтегрируем обе части полученного уравнения:

Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , или Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru .

Это общее решение данного уравнения. Для нахождения значения произвольной постоянной С подставим значение Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru и Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru в выражение для общего решения: Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , или Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru , откуда С = 8.

Следовательно, искомое частное решение, удовлетворяющее указанным начальным условиям имеет вид: Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющими переменными - student2.ru .

Наши рекомендации