Курс инженерной графики и начертательной геометрии технического университета |
|||
| Примеры | |||
| Практикум | |||
| На главную | |||
Математика |
|||
| Задачи | |||
| Практикум | |||
| Карта сайта | |||
Решение неоднородного линейного дифференциального уравнения n-го порядка
L(y)=
(1)
Предположим, что найдена ф.с.р. соответствующего однородного уравнения (L(y)=q(x)=0):
Пространство решений неоднородного уравнения уже не является линейным пространством.
Теорема *: Пусть
- решение уравнения
(1). Тогда любое другое решение этого уравнения
имеет вид
, где
- решение уравнения
, т.е. однородного.
Любое решение Y однородного уравнения представляется в виде линейной комбинации ф.р.
Y=y–y0 =
, т.е. y = y0 +
(общее решение неоднородного уравнения).
Нахождение частного решения неоднородного уравнения.
Оно почти всегда находится, если известна ф.с.р. соответствующего однородного уравнения.
Метод вариации постоянных
Вернемся к неоднородному уравнению
(1). Предположим, что мы можем найти фундаментальную систему решений
соответствующего однородного уравнения
(2). Тогда, любое решение
этого уравнения имеет вид:
. Предположим также, что нам удалось найти некоторое решение
уравнения (1). По теореме *, любое решение
этого уравнения имеет вид:
(3). Итак, для нахождения всех решений уравнения (1) требуется найти какое-то одно его решение
. Для этого можно использовать метод вариации постоянных, который состоит в том, что решение уравнения (1) ищется в виде
(4), где
- фундаментальная система решений уравнения (2).
Тогда:
(домножаем и складываем уравнения.)
Пусть выражения в квадратных скобках равны нулю, кроме последней скобки, равной q. Тогда при сложении в первом столбце( и в последующих) получится ноль, но в последнем будет q(x).
Но это равенство выполняется только в случае выполнения принятой нами системы условий, т.е. если найдены функции Сk (x), удовлетворяющие этой системе условий(*), то функция y0 есть частное решение неоднородного уравнения.
Получили, таким образом, обычную систему (*) линейных уравнений, которая имеет единственное решение, если не равен нулю определитель системы, т.е. определитель Вронского. Для того, чтобы отыскать
следует воспользоваться системой (*), рассматривая ее как систему линейных уравнений относительно неизвестных
с определителем
.
≠0 Решения системы (*) можно найти по формулам Крамера.
интегрируем и находим искомые C1,…,Cn.
Пример:
![]()
![]()
![]()
Вычтем одно уравнение из другого:
![]()
![]()
–частное решение неоднородного уравнения
–общее решение неоднородного уравнения.
| Применяющиеся способы соединения деталей очень разнообразны |