СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ В СИММЕТРИЧНОЙ ФОРМЕ




МЕТОД ИСКЛЮЧЕНИЯ

Пример.

Решить задачу Коши для системы дифференциальных уравнений:

Решение: Дифференцируя второе уравнение, имеем:

Чтобы исключить из полученного уравнения и заменим в нем и их значениями из данной системы. Получим: , откуда;

; запишем , то есть (, откуда , тогда .

Для нахождения воспользуемся вторым из уравнений системы и найденным значением . Имеем:

откуда . Следовательно, общим решение данной системы будет:

Решим теперь поставленную задачу Коши. Подставляя в общее решение вместо их начальные значения , имеем:

откуда , так что искомым частным решение будет:

 

 

НАХОЖДЕНИЕ ИНТЕГРИРУЕМЫХ КОМБИНАЦИЙ

Интегрируемые комбинации – легко интегрируемые дифференциальные уравнения, полученные из данной системы, путём несложных преобразований. Построение интегрируемых комбинаций позволяет находить первые интегралы системы и понижать порядок этой системы. В целом, если для системы, состоящей из уравнений, найдено независимых первых интегралов, то тем самым найден общий интеграл этой системы, и её интегрирование окончено.

 

Пример. Решить СДУ:

Для нахождения интегрируемых комбинаций данной системы перепишем ее в симметричной форме:

Умножим все знаменатели на

Одной из интегрируемых комбинаций будет

Для получения второй интегрируемой комбинации вычтем в системе в симметричной форме из числителя и знаменателя первой дроби, соответственно числитель и знаменатель второй дроби. Эта операция в данном случае осмыслена, так как равносильно вычитанию из первого уравнения исходной системы её второго уравнения.

Отсюда находим второй первый интеграл:

Общее решение имеет вид

 

 

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ

Пример.

Решение: Первое уравнение решается независимо от второго. Разделяя в нём переменные и интегрируя, получим: . Подставляя найденное значение во второе уравнение, получим , откуда .

Общее решение:

.

СВЕДЕНИЕ К ОДНОМУ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОМУ УРАВНЕНИЮ

Пример.

 

Решение: Дифференцируя обе части первого из данных уравнений имеем:

Из второго уравнения находим , следовательно:

Общее решение этого уравнения есть

Из первого уравнения системы находим

Окончательно, общее решение системы уравнений:

 

 

СИСТЕМЫУРАВНЕНИЙ В СИММЕТРИЧНОЙ ФОРМЕ

Пример 1. Решить систему дифференциальных уравнений

 

Решение: Из уравнения находим один из интегралов данной системы . Найдём ещё один интеграл, образовав интегрируемую комбинацию:

Имеем . Общее решение: .

 

Пример 2. Решить систему дифференциальных уравнений

 

с начальным условием =1, z(0)=2.

 

Решение. Имеем систему линейных дифференциальных уравнений. Вид её несимметричный, однако начальные условия дают основания проверить предположение, что искомые функции связаны соотношением . Проверим это предположение, исключая искомую функцию из системы подстановкой вместо неё функции . Оба уравнения системы при этом принимают вид , частное решение этого уравнения с учётом начального условия имеет вид . Одновременно найдена и другая искомая функция .



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-12-21 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: