Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Линейные уравнения первого порядка






    Определение 12.9. Линейным уравнением первого порядка называется уравнение, линейное относительно неизвестной функции и ее производной. Оно имеет вид:

    (12.29)

    где и — заданные непрерывные функции от (или постоянные).

    Решение линейного уравнения:

    Будем искать решение уравнения (12.29) в виде произведения двух функций от :

    . (11.30)

    Одну из этих функций можно взять произвольной, другая определится на основании уравнения (12.29). Дифференцируя обе части равенства (12.30), находим:

    (12.31)

    Подставляя полученное выражение производной в уравнение (12.29), будем иметь:

    (12.32)

    или:

    (12.33)

    Выберем функцию такой, чтобы:

    (12.34)

    Разделяя переменные в этом дифференциальном уравнении относительно функции , находим:

    (12.35)

    Интегрируя, получаем:

    Или:

    Так как нам достаточно какого-нибудь отличного от нуля решения уравнения (12.34), то за функцию возьмем:

    Очевидно, что . Подставляя найденное значение в уравнение (12.33), получим:

    Отсюда:

    (12.36)

    Подставляя в формулу (12.30), окончательно получим:

    (12.37)

    Пример 12.9.

    Решение:

    Данное уравнение является линейным, так как содержит искомую функцию и ее производную в первой степени и не содержит их произведений. Применяем подстановку . . Подставляя у и в исходное уравнение, получим:

    .

    Группируем первое и третье слагаемые и выносим за скобку:

    (12.38)

    Так как искомая функция у представлена в виде произведения двух других неизвестных функций, то одну из них можно выбрать произвольно. Выберем функцию так, чтобы выражение, стоящее в круглых скобках левой части равенства (12.38), обращалось в нуль, т.е., чтобы имело место равенство

    . (12.39)

    Тогда уравнение (12.38) принимает вид:

    (12.40).

    Уравнение (12.39) является уравнением с разделяющимися переменными относительно u и x. Решим его:

    ; ; ; .

    Чтобы равенство (12.39) имело место, достаточно найти одно какое-либо частное решение, удовлетворяющее этому уравнению. Поэтому для простоты при интегрировании этого уравнения находим то частное решение, которое соответствует значению произвольной постоянной . Подставив в (12.40) найденное выражение для u, получим: ; ; . Интегрируя, имеем

    Теперь можно получить общее решение исходного уравнения







    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.