- •§1.Поняття про диференціальні рівняння
- •§2. Приклади задач , що приводять до диференціальних рівнянь .
- •§ 3. Диференціальні рівняння першого порядку з відокремленими змінними .
- •§4. Диференціальні рівняння першого порядку з відокремлюваними змінними .
- •§5. Однорідні диференціальні рівняння першого порядку
- •§6. Лінійні диференціальні рівняння першого порядку .
- •Алгоритм розв’язання
- •§7.Рівняння , які зводяться до лінійних . Рівняння Бернуллі та Ріккаті .
- •Деякі застосування диференціальних рівнянь першого порядку .
- •8. Рівняння в повних диференціалах .
- •Запитання для самоконтролю:
- •Диференціальні рівняння вищих порядків.
- •§10.Основні поняття та означення . Задача Коші.
- •§11.Простіші диференціальні рівняння другого порядку .
- •§12. Лінійні однорідні рівняння другого порядку із сталими коефіцієнтами .
- •§13. Лінійні неоднорідні рівняння другого порядку.
- •Запитання для самоконтролю
- •Системи диференціальних рівнянь
- •§14.Нормальні системи рівнянь .
- •Список літератури
§12. Лінійні однорідні рівняння другого порядку із сталими коефіцієнтами .
Рівняння
виду
, називається
лінійним
однорідним рівнянням другого порядку
із сталими коефіцієнтами .
Спосіб розв’язування . Складаємо характеристичне рівняння
(4)
Можливі три випадки :
якщо дискримінант
тобто
характеристичне рівняння (4) має два
різні корені
то
загальний розв’язок рівняння (3) буде
де
якщо
, то
якщо
, то
де
, тоді
Приклад 1. Знайти загальний розв’язок рівняння
∆ Характеристичне
рівняння
має дійсні і рівні корені
Оскільки це другий випадок , то загальний
розв’язок має вигляд
Приклад
2.
∆
Корені
характеристичного рівняння
комплексні :
Тут
,
тому загальним розв’язком є функція
Вправи:
101. Серед даних диференціальних рівнянь вкажіть лінійні однорідні другого порядку із сталими коефіцієнтами :
1)
=0;
102. Чи є дані функції розв’язками даних рівнянь :
1)
2)
3)
Розв’язати рівняння:
103.
; 104.
105.
106.
107.
109.
111.
113.
115. Розв’яжіть задачу Коші :
1)
2)
3)
4)
5)
6)
із сталими коефіцієнтами .
§13. Лінійні неоднорідні рівняння другого порядку.
Лінійне неоднорідне рівняння зі сталими коефіцієнтами :
( 5 )
Спосіб розв’язування . Загальний розв’язок ( з.н.) неоднорідного рівняння (5) дорівнює сумі загального розв’язку з.о. ) відповідного однорідного рівняння ( 3) і частинного розв’язку( ч.н. ) рівняння ( 5 ) :
з.н = з.о. + ч.н.
неоднорідного
рівняння шукається по вигляду правої
частини
Приклади:
Якщо
ч.н.
=
не є коренем характеристичного рівняння
(4) ;
ч.н.
=
ч.н.
=
, коли
є кратним коренем рівняння ( 4 ) .
- шуканий коефіцієнт .Якщо
, то частинний розв’язок шукають
у вигляді
ч.н.
=
або
ч.н.
,
якщо система відносно невідомих
коефіцієнтів
у першому випадку несумісна .
Якщо
або
ч.н.
=
- невідомі коефіцієнти , які треба
відшукувати , підставляючи
ч.н.
в (5) і розв’язуючи систему , складену
порівнянням коефіцієнтів при однакових
степенях
.
Приклад.
Розв’язати
рівняння :
Розв’язання
.
Спочатку знаходимо загальний розв’язок
однорідного рівняння
що відповідає даному неоднорідному
рівнянню. Його характеристичне рівняння
= -1.
Тому
з.о.
=
Дальше
знаходимо частинний розв’язок даного
неоднорідного рівняння . Для правої
частини даного рівняння
згідно вказаного правила ( випадок 1,
число
і не є коренем характеристичного рівняння
) , многочлен другого степеня :
=
ч.н.
=
.
Звідси
, диференціюючи , знаходимо
в дане рівняння , одержимо рівність
або
одержимо
систему
із
якої знаходимо
Отже ,
, а шуканий загальний розв’язок даного
неоднорідного рівняння
.
Вправи:
Розв’язати рівняння:
116.
, 117.
118.
119.
120.
121.
122.
123.
124.
125.
126.
127.
