Дифференциальные уравнения 08
Вариант 26
26.1.
Данное уравнение – уравнение с разделяющимися переменными. Разделим переменные: . Интегрируем:
Посчитаем интегралы отдельно:
Тогда: или
Ответ:
26.2.
Приведём уравнение к виду:
Это однородное дифференциальное уравнение. Его вид позволяет сделать замену и свести к уравнению с разделяющимися переменными, получаем
,
Уравнение примет вид ,
Разделяем переменные и интегрируем: , , . Посчитаем отдельно:
,
Тогда
Выполнив обратную замену, находим общий интеграл исходного уравнения – решение, записанное в неявном виде:
Ответ:
26.3.
Решение
Это уравнение вида - линейное дифференциальное уравнение I порядка. Такое уравнение можно решать методом Бернулли с помощью подстановки где U и V две неизвестные функции. Подставляя в исходное уравнение получим
или
Так как одна из неизвестных функций может быть выбрана произвольно, возьмем в качестве V одно из частных решений уравнения
Тогда исходное дифференциальное уравнение примет вид
Рассмотрим каждое из получившихся уравнений. Первое уравнение – дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными. Разделяем переменные:
Интегрируя, находим
Подставим найденную функцию V во второе уравнение . Получим .
Это дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными. Решая его, находим функцию И:
Возвращаясь к функции У, получим
Ответ:
26.4.
Решение
Данное дифференциальное уравнение является уравнением в полных дифференциалах. Оно имеет вид.
Проверим выполнение условия:
- условие выполняется.
Поэтому - дифференциал некоторой функции . Следовательно данное уравнение может быть записано в виде
При этом, .
Интегрируем первое равенство по х, получим , где - неизвестная функция, которую ещё предстоит найти.
Дифференцируем U по у, имеем .
Тогда используя то, что , получим
или ,
Тогда , и, следовательно,
Ответ:
26.5. , ,
Решение
Данное уравнение не содержит у, следовательно понизить его порядок можно с помощью подстановки , тогда .
Отсюда - уравнение с разделяющимися переменными. Разделим переменные и проинтегрируем: ,
Вернёмся к переменной у:
Используем начальные условия: , . Тогда
Возвращаясь к функции У, получим
Ответ:
26.6.
Решение
Данное уравнение не содержит у, следовательно понизить его порядок можно с помощью подстановки , тогда , .
Отсюда - уравнение с разделяющимися переменными. Разделим переменные и проинтегрируем: ,
Возвращаясь к функции У, получим
Ответ:
26.7. ,
Решение
Поскольку дифференциальное уравнение не содержит явно независимой переменной х, полагаем , где - новая неизвестная функция. Тогда по формуле для производной сложной функции имеем:
Получим уравнение первого порядка относительно :
Разделим переменные и проинтегрируем ,
Тогда или
Выполним обратную подстановку; , .
Используем условия , тогда или .
Тогда уравнение запишется в виде
Разделим переменные и проинтегрируем , ,
Получим
Используем условие , тогда или .
Окончательно получим: ,
Ответ:
26.8. , ,
Решение
Составим характеристическое уравнение
,,
Так как его корни действительны и имеются кратные , то общее решение исходного уравнения имеет вид .
Для определения значений коэффициентов воспользуемся начальными условиями ,
Получим систему уравнений:
Тогда окончательно
Ответ:
26.9.
Решение
Решим соответствующее однородное уравнение
Составим характеристическое уравнение
Так как его корни действительные и различны (), общее решение однородного уравнения имеет вид .
Частное решение неоднородного уравнения будем искать в виде , тогда , .
Подставим в исходное
,
Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях х в левой и правой части получим систему:
Тогда частное решение
Общее решение неоднородного примет вид:
Ответ:
26.10.
Решение
Решим соответствующее однородное уравнение
Составим характеристическое уравнение
Так как его корни действительные и различны (), общее решение однородного уравнения имеет вид .
Частное решение неоднородного уравнения будем искать в виде , тогда , , .
Подставим в исходное
, .
Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях х в левой и правой части получим систему:
Тогда частное решение
Общее решение неоднородного примет вид:
Ответ:
26.11.
Решение
Решим сначала соответствующее однородное уравнение . Его характеристическое уравнение имеет корни . Тогда общее решение однородного уравнения имеет вид: . Общее решение неоднородного уравнения запишем в виде: , где «варьированные» постоянные И найдём из системы:
Тогда ,
В результате искомое общее решение неоднородного дифференциального уравнения принимает вид:
Ответ:
26.12. ,
Решение
Используем подстановку будем иметь
Откуда:
Делая обратную подстановку получим:
Используя начальное условие , определим значение коэффициента С:
Тогда окончательно:
Ответ:
< Предыдущая | Следующая > |
---|