- •Передмова
- •§1. Елементи лінійної алгебри і аналітичної геометрії
- •Елементи лінійної алгебри
- •Системи лінійних алгебраїчних рівнянь
- •Матриця
- •Матричний метод, правило Крамера
- •Зразки розв’язування задач
- •Контрольні запитання
- •1.2 Елементи аналітичної геометрії. Вектори та дії над ними
- •Мішаний добуток векторів.
- •Зразки розв’язування задач
- •Пряма на площині.
- •Контрольні запитання
- •Задачі контрольної роботи №1
- •§ 2. Введення в математичний аналіз. Границя функції
- •Зразки розв’язування задач
- •Контрольні запитання
- •§ 3. Диференціальне числення функції однієї змінної
- •Зразки розв’язування задач
- •Застосування диференціального числення для дослідження функцій
- •Застосування диференціального числення до економічних задач
- •Контрольні запитання
- •Як можна знайти найбільше й найменше значення функції на відрізку? Задачі контрольної роботи №2
- •§4 Диференціальне числення функцій багатьох змінних
- •Зразки розв’язування задач
- •Метод найменших квадратів можливої лінійної залежності між змінними
- •Контрольні запитання
- •§5 Інтегральне числення функції однієї змінної
- •5.1 Невизначений інтеграл
- •Основні методи інтегрування
- •Зразки розв’язування задач
- •5.2 Визначений інтеграл
- •Зразки розв’язування задач
- •5.3 Використання визначеного інтеграла в економіці
- •Зразки розв’язування задач
- •5.4 Невласні інтеграли першого роду
- •Зразки розв’язування задач
- •Контрольні запитання
- •Задачі контрольної роботи №3
- •§6 Диференціальні рівНянНя
- •6.1 Диференціальні рівняння і порядку Диференціальні рівняння з відокремлюваними змінними.
- •Зразки розв’язування задач
- •Однорідні диференціальні рівняння
- •Лінійні диференціальні рівняння
- •6.2 Диференціальні рівняння іі порядку Лінійні диференціальні рівняння іі порядку з сталими коефіцієнтами
- •Зразки розв’язування задач
- •Знаходження частинного розв’язку неоднорідного рівняння методом невизначених коефіцієнтів.
- •Контрольні запитання
- •§7 Ряди
- •Зразки розв’язування задач
- •Знакозмінні ряди
- •Степеневі ряди
- •Контрольні запитання
- •Задачі контрольної роботи №4
- •Література
§6 Диференціальні рівНянНя
Література: [1] – ст. 614-657; [2] – ст. 352-368; [3] – ст. 315-345; [4] – ст. 421-473.
Означення.
Рівняння, які пов’язують незалежну
змінну
,
шукану функцію
та її похідні або диференціали називають
диференціальними
рівняннями.
Означення. Порядком диференціального рівняння називають найвищий порядок похідної або диференціала від шуканої функції, яка входить у це рівняння.
В
загальному вигляді диференціальне
рівняння
порядку подається так
(6.1)
або
(6.2)
Диференціальне рівняння першого порядку має вигляд
(6.3)
або
(6.4)
Загальним
розв’язком диференціального
рівняння (6.4) в області
,
називається функція
,
яка в результаті підстановки в
диференціальне рівняння перетворює
його в тотожність по
при будь-яких допустимих значеннях
сталої
.
Частинним
розв’язком
називається будь-який розв’язок
,
який одержується із загального розв’язку
при певному значенні сталої
.
Задачею
Коші називається
задача знаходження частинного розв’язку
диференціального рівняння (6.4), що
задовольняє умову
.
Умова називається початковою умовою диференціального рівняння.
6.1 Диференціальні рівняння і порядку Диференціальні рівняння з відокремлюваними змінними.
Рівняння виду
називається рівнянням з відокремлюваними змінними.
Рівняння
розв’язується шляхом відокремлення
змінних. Для відокремлення змінних
поділимо рівняння на функцію
і дістанемо диференціальне рівняння з
відокремленими змінними
(припускаємо,
що
).
Якщо
і
,
то
також розв’язки диференціального
рівняння (особливі розв’язки).
Проінтегруємо обидві частини рівняння
.
Зразки розв’язування задач
Приклад 1 (Задача 4.1 (а))
Знайти загальний розв’язок диференціального рівняння
.
Розв’язання.
Запишемо рівняння у вигляді:
.
Поділимо
обидві частини на
і помножимо на
Інтегруємо обидві частини рівняння
– загальний
розв’язок диференціального рівняння
(загальний інтеграл).
Відповідь:
.
Однорідні диференціальні рівняння
Означення.
Функція
називається однорідною
виміру відносно змінних
і
,
якщо для довільного значення
виконується тотожність:
.
Означення.
Диференціальне рівняння
називається однорідним,
якщо
– однорідна функція нульового виміру.
Однорідне
рівняння можна записати у вигляді
Однорідне
рівняння можна звести до рівняння з
відокремлюваними змінними підстановкою
.
Приклад
2 (Задача 4.1 (б))
Знайти
загальний розв’язок диференціального
рівняння
.
Розв’язання.
Рівняння
однорідне. Виконаємо підстановку
.
Рівняння набуде вигляду
.
Повертаючись
до заміни
одержимо
Відповідь: .
Зауваження.
До однорідних відносяться також рівняння
виду:
,
якщо
– однорідні функції одного виміру. В
цьому випадку зручно використати
підстановку
,
.
Лінійні диференціальні рівняння
Означення.
Рівняння
називається
лінійними
диференціальним рівнянням.
Розв’яжемо рівняння методом Бернуллі.
Розв’язок
рівняння шукають у вигляді
,
де
– невідомі функції
,
причому одна з них довільна (але не рівна
тотожно нулю).
Знаходимо
похідну
і підставляючи значення
та
в рівняння (1) дістанемо
Користуючись
довільністю у виборі функції
знайдемо її так, щоб
тоді
.
Тобто, розв’язавши сукупність рівнянь:
знайдемо
функції
.
Приклад
3. (Задача 4.1 (в))
Знайти загальний розв’язок рівняння
.
Запишемо
рівняння так
.
Нехай
,
тоді
Отже,
.
Відповідь:
.
