Search:

Диференціальні рівняння першого порядку. Задача Коші

Після нескладних перетворень отримаємо диференціальне рівняння першого порядку

Всяка функція вигляду задовольняє даному диференціальному рівнянню, тобто є його розв’язком при довільному значенні

Приклад 2. З деякої висоти кинуто тіло масою Потрібно встановити, за яким законом буде змінюватися швидкість падіння цього тіла, якщо на нього, крім сили ваги, діє тормозна сила опору повітря, що пропорційна швидкості (коефіцієнт пропорційності ).

Р о з в ‘ я з о к. За другим законом Ньютона

де прискорення рухомого тіла, сила, що діє на тіло в напрямку його руху. Ця сила складається з двох сил: сили ваги і сили опору повітря ( ми беремо її із знаком мінус, оскільки вона направлена в сторону, що протилежна напрямку швидкості).Отже,

Ми одержали співвідношення, що зв’язує невідому функцію і її похідну, тобто диференціальне рівняння відносно функції

Розв’язати диференціальне рівняння – це значить знайти функцію , яка б тотожньо задовольняла даному диференціальному рівнянню. Очевидно, що таких функцій буде безмежна множина.

Неважко перевірити, що всяка функція вигляду

задовольняє даному рівнянню при довільному значенні постійної

Диференціальне рівняння першого порядку має вигляд

Якщо це рівняння можна розв’язати відносно похідної то можна записати у вигляді

.

В цьому випадку ми говоримо, що диференціальне рівняння розв’язане

відносно похідної. Для такого рівняння справедлива теорема про існування та єдності розв’язку диференціального рівняння.

Теорема. Якщо в рівнянні

функція та її частинна похідна неперервні в деякій області на площині що містить точку то існує єдиний розв’язок цього рівняння що задовольняє умові: при

Геометричний зміст цієї теореми такий: існує і при тому єдина функція графік якої проходить через точку

Умова, що при функція повинна дорівнювати заданому числу називається початковою умовою. Вона часто записується так:

Задача знаходження розв’язку диференціального рівняння, що задовольняє початковій умові, називається задачею Коші.

Означення 1. Загальним розв’язком диференціального рівняння першого порядку називається функція

Перейти на сторінку номер:
 1  2  3  4 


Подібні реферати:

Інтегрування з допомогою заміни змінної. Інтегрування частинами

План Інтегрування частинами Інтегрування часток Заміна змінної 1. Інтегрування частинами Нехай і – диференційовані функції на Тоді або Звідси (8.16) Формула (8.16) називається формулою інтегрування частинами в невизначеному інтегралі. Користуючись формулою (8.16), рекомендується обчислення інтегралів від таких функцій : де –поліном , – раціональна функція . Описати всі можливі випадки застосування формули інтегрування частинами неможливо. Інтегруючи такі вирази, завжди виникає дилема : що взяти за, а що – ...

Метод безпосереднього інтегрування

Цей метод базується на рівності , де а та b – де сталі і застосовується у тих випадках, коли підінтегральна функція f має вигляд однієї із підінтегральних функцій таб­личних інтегралів, але її аргумент відрізняється від змінної інтегрування постійним доданком або постійним множником або постійним множником та постійним доданком. Приклад 3. Знайти інтеграли Розв’язування. У цьому випадку змінна інтегрування х відрізняється від аргументу степеневої функції u8 = (х + 3)8 на постійний доданок 3; У цьому випадку аргумент ...

Інтегруючий множник

1.Рівняння в повних диференціалах Якщо ліва частина диференціального рівняння є повним диференціалом деякої функції , тобто , і, таким чином, рівняння приймає вигляд то рівняння називається рівнянням в повних диференціалах. Звідси вираз є загальним інтегралом диференціального рівняння. Критерієм того, що рівняння є рівнянням в повних ди­ференціалах, тобто необхідною та достатньою умовою, є виконання рівності Нехай маємо рівняння в повних диференціалах. Тоді Звідси де - невідома функція. Для її визначення ...