Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО ТЕМЕ 7.2. ОПЕРАЦИОННОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ.pdf
Скачиваний:
33
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
600 Кб
Скачать
☆

+ 12 (e−(t −π ) +sin(t −π)−cos(t −π))σ(t −π).

Задача 5

Решить систему дифференциальных уравнений

x′ = 3y

, x(0)= 2 , y(0)= 0 .

 

y′ = 3x +1

 

Решение задачи

 

•

 

′

•

 

 

x(t)← X (p)

 

 

 

 

 

x (t)← p X (p)− 2

 

•

 

•

.

Пусть

•

. Тогда

 

•

y(t)←Y (p)

y′(t)← p Y (p)

 

 

•

 

 

•

 

•

1

 

Так как 1 =1 σ(t)←

 

, то система операторных

p

•

 

уравнений примет вид:

pX (p)− 2 = 3Y (p)

pY (p)= 3X (p)+ 1p .

Получили систему линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) относительно изображений X (p) и Y (p):

pX (p)−3Y (p)= 2

−3X (p)+ pY (p)= 1p .

Найдем решение данной системы по формулам Крамера.

Вычислим определитель системы

вспомогательные определители

=

 

p

−3

 

= p2 − 9 и

 

 

 

 

− 3

p

 

 

17

 

 

2

− 3

 

 

 

3

 

2 p

2

+ 3

 

 

 

 

p 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

=

1

p

 

= 2 p +

=

 

,

2

=

− 3

1

= 7 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

p

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X (p)= 1 =

2 p2 + 3

Y (p)=

2 =

 

 

7

 

 

 

 

p(p2 − 9),

 

 

.

 

p2 − 9

Частные решения x(t) и y(t) являются оригиналами для вычисленных изображений. Чтобы найти x(t), разложим дробь

2 p2 + 3

 

 

 

 

 

 

 

p(p2 − 9)на сумму простейших:

 

 

 

 

 

 

 

2 p2 + 3

A

 

B

 

C

 

 

=

 

+

 

 

+

 

.

 

p(p − 3)(p + 3)

p

p −3

p + 3

Из этого следует, что

2 p2 + 3 = A(p − 3)(p + 3)+ Bp(p + 3)+ Cp(p − 3).

В последнем равенстве положим p = 0 . Тогда 3 = −9 A , или

A = −

 

1

 

. При

 

p = 3 :

 

21 =18B ,

значит

 

 

 

B =

 

7

.

При p = −3 :

3

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21 =18C , откуда C =

. Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 p2

+ 3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

X (p)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

6

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

 

+

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

→

 

 

p(p − 3)(p +

3)

 

 

 

p − 3

 

 

p + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

•

 

 

 

 

•

 

 

 

1

 

σ

(t)+

7

 

σ(t) e3t

 

 

7

σ

(t) e−3t ,

 

 

 

 

→−

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

3

6

 

6

 

 

 

 

•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y (p)

 

 

 

7

 

 

 

7

 

 

 

 

3

 

 

 

 

•

 

 

 

 

7

sh 3t σ(t).

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→

 

 

 

 

 

 

p2 − 9

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 − 9 •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

x(t)= − 13 σ(t)+ 73 ch 3t σ(t)

Таким образом, .

y(t)= 7 sh 3t σ(t)3

19

Вариант 1

1. По данному графику оригинала найти изображение.

f (t)

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

a

 

 

 

 

 

 

2 a

3a

t

0

 

 

 

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Найти оригинал по заданному изображению

 

 

F (p)=

 

 

4 p + 5

 

p e−3 p

 

 

(p − 2)(p2 + 4 p + 5)+

 

.

 

 

p2 + 9

 

 

3.Найти решение дифференциального уравнения, удовлетворяющее начальным условиям y(0)= y′(0)= 0 ,

y′′− y = th t .

4. Операционным методом решить задачу Коши

y′′+ y = 6et , 0 ≤ t ≤ 2 ,

0, t > 2

y(0)= 3 , y′(0)=1 .

5. Решить систему дифференциальных уравнений

x′ = x + 3y +

2

 

,

y′ = x − y +1

 

x(0)= −1 , y(0)= 2 .

20

Соседние файлы в предмете Высшая математика