метод вариации произвольных постоянных 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

метод вариации произвольных постоянных



Сведения из теории

Метод вариации произвольных постоянных (метод Лагранжа) решения линейного неоднородного уравнения

 

 

состоит в следующем.

Пусть известна фундаментальная система решений

 

 

соответствующего линейного однородного уравнения

 

.

Общее решение неоднородного уравнения ищется в виде

 

,

 

получающемся из общего решения однородного уравнения заменой произвольных постоянных на функции . Производные этих функций находятся из системы линейных алгебраических уравнений

 

 

Определитель этой системы – определитель Вронского – линейно независимой системы функций отличен от нуля, а система имеет единственное решение

 

.

 

Интегрируя, находим:

 

,, …, ,

 

где – произвольные постоянные.

 

Подставляя найденные в, получим общее решение уравнения.

 

Примеры решения задач

14.2.1. Решить уравнение .

◄Соответствующее однородное уравнение имеет переменные коэффициенты и не может быть решено методом, описанным в п.12. Его ф.с.р. указана в задаче 11.3.1: , . Общее решение неоднородного уравнения ищем в виде

 

.

Производные и находятся из системы линейных алгебраических уравнений, имеющей при вид

 

 

Для нашего уравнения это будет система

 

 

Решаем ее по формулам Крамера.

 

,

,

,

или – общее решение.►

 

14.2.2. Решить уравнение .

◄ Соответствующее однородное уравнение имеет постоянные коэффициенты. Его характеристическое уравнение имеет корни , . Им в ф.с.р. соответствуют решения . Общее решение уравнения ищем в виде

 

.

 

Система для этого уравнения имеет вид

 

Ее можно решать по формулам Крамера, но удобнее воспользоваться спецификой системы. Складывая первое и третье уравнение, получаем ,

 

Умножая второе уравнение на , третье – на () и складывая их получим .

 

Из второго уравнения

 

.

.

 

Подставляя , и в, получаем общее решение

.►

 

14.3. Задачи для самостоятельного решения

Решить уравнения.

 

14.3.1. . 14.3.2. .
14.3.3. . 14.3.4. .
14.3.5. . 14.3.6. .

 

Список литературы

 

1. Бугров, Я.С. Высшая математика. Дифференциальные уравнения. Кратные интегралы. Ряды. Функции комплексного переменного / Я.С. Бугров, С.М. Никольский. – М.: Наука, 1985. – 464с.

2. Пискунов, П.С. Дифференциальное и интегральное исчисление для втузов». Т. 2, 13 изд., М.: Наука, 1985. -560 с.

3. Сборник задач по высшей математике для вузов. Ч.2. Специальные разделы математического анализа. / Под ред. А.В. Ефимова, Б.П. Демидовича. – М.: Наука, 1986. – 366 с.

4. Данко, П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах / П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова. – 5-е изд., исп. – М.: Высшая школа, 1999. – 304 с.

5. Филиппов, А.Ф. Сборник задач по дифференциальным уравнениям М., Наука, 1985. – 128 с.

6. Краснов, М.Л. Сборник задач по дифференциальным уравнениям / М.Л. Краснов, А.И. Киселев, Г.И. Макаренко. - М.: Высшая школа, 1978, - 388с.

7. Карташов, А.П. Обыкновенные дифференциальные уравнения и основы вариационного исчисления / А.П. Карташов, Б.Л. Рождественский. – М.: Наука, 1980. – 287 с.

8. Самойленко, А.М. Дифференциальные уравнения: Примеры и задачи / А.М. Самойленко, С.А. Кривошея, Н.А. Перестюк. – 2-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, - 1989. – 383 с.

9. http://www. krelib.com [Электронный ресурс].

 

Ответы

2.3.2. . 2.3.4. . 2.3.6. .

2.3.8. . 2.3.10. . 2.3.12. .

2.3.14. . 2.3.16. . 2.3.17. 60 мин. 2.3.19. 18,4 мин.

3.3.2. . 3.3.4. . 3.3.6. .

4.3.2. . 4.3.4. . 4.3.6. .

4.3.8. . 5.3.2. . 5.3.4. .

5.3.6. . 5.3.8. .

5.3.9. а) ; б) .

6.3.3. . 6.3.4. .

7.3.2. . 7.3.4. . 7.3.6. .

8.2.2. . 8.2.4. . 8.2.6. .

8.2.8. . 8.2.10. .

8.2.12. НЛДУ1. 8.2.14. ОЛДУ1. 8.2.16. с разделяющимися переменными.

8.2.18. однородное. 8.2.20. уравнение Бернулли.

9.3.1. а) ; б) .

10.3.2. . 10.3.4. .

10.3.6. . 10.3.8. . 10.3.10. .

10.3.12. . 10.3.14. .

11.3.1. . 11.3.2. . 12.3.2. . 12.3.4. . 12.3.6. . 12.3.8. . 12.3.10. . 12.3.12. .

12.3.14. .

13.3.2. . 13.3.4. .

13.3.6. . 13.3.8. .

13.3.10. . 13.3.12. .

13.3.14. .

13.3.16. .

13.3.18. .

13.3.20. . 13.3.22. .

14.3.2. .

14.3.4. .

14.3.6. .

Задания для РГР

Задания 1-15 – решить данные дифференциальные уравнения.

 

Задание 16 – по данным корням характеристического уравнения некоторого линейного однородного дифференциальные уравнения, найти это дифференциальное уравнение и записать его общее решение. Для соответствующего неоднородного уравнения с данной функцией в правой части записать общий вид частного решения неоднородного уравнения.

 

Задание 17.

А) решить данную систему дифференциальных уравнений.

Б) Исследовать положение равновесия на устойчивость.

В) Определить тип положения равновесия и изобразить фазовый портрет.

 

Задание 18.

А) Убедиться, что - положение равновесия.

Б) Исследовать на устойчивость положение равновесия по первому приближению.

В) Определить тип положения равновесия в окрестности точки .

 

 

Вариант 1

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , , ,

.

17.

18.


Вариант 2

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 3

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 4

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , .

17.

18.


Вариант 5

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8.

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 6

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 7

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15.

16. .

17.

18.


Вариант 8

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 9

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 10

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 11

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15.

16. .

17.

18.


Вариант 12

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 13

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. .

17.

18.


Вариант 14

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , .

17.

18.


Вариант 15

 

1.

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , .

17.

18.
Вариант 16

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , .

17.

18.


Вариант 17

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. . .

17.

18.


Вариант 18

 

1. ,

2. .

3. .

4. .

5. .

6. , .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , .

17.

18.


Вариант 19

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , .

17.

18.


Вариант 20

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , .

17.

18.


Вариант 21

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. .

16. , .

17.

18.


Вариант 22

 

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-14; просмотров: 631; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.111.85 (0.487 с.)