Поняття спільного рішення - студопедія

Якщо для рівняння першого порядку загальне рішення містить одну довільну постійну, то для рівняння п-го порядку загальне рішення залежить від п довільних постійних:.

Визначення. Функція називається загальним рішенням рівняння (1), якщо виконуються дві умови:

1) ця функція задовольняє рівнянню (1) при будь-яких значеннях постійних;

2) При заданих початкових умовах постійні можна підібрати таким чином, щоб ці початкові умови виконувалися.

Поняття приватного рішення рівняння

Визначення. Приватним рішенням рівняння (1) називається будь-який його рішення, яке виходить із загального при конкретних значеннях постійних.

Найпростішим рівнянням п -го порядку є рівняння:.

Його спільне рішення знаходиться шляхом п - кратного послідовного інтегрування обох частин рівняння.

7. Рівняння, що допускають зниження порядку

Одним з основних методів інтегрування диференціальних рівнянь вищих порядків є метод пониження порядку рівняння.

Розглянемо на прикладі рівняння другого порядку: (1)

Випадок I. Нехай ліва частина рівняння (1) не містить явно шуканої функції, тобто не містить у і має вигляд: (2)

В цьому випадку зниження порядку проводиться за допомогою підстановки:

Підставляючи і в (2) порядок знизиться.

Випадок II. Нехай ліва частина рівняння (1) не містить явно незалежну змінну х. тобто (3)

Тоді зниження порядку досягається підстановкою.

Диференціювання цієї рівності по х проводиться за правилом складної функції, тобто , Але, отже,, тоді.

Випадок III. Проміжний інтеграл.

Може виявитися так, що ліва частина рівняння (1) є повною похідною по х від деякого виразу, тобто

. Тоді рівняння набуває вигляду:

Інтегруючи обидві частини рівняння, знайдемо проміжний інтеграл, при цьому порядок рівняння знизиться на одиницю.

Рішення. Випишемо ліву частину окремо:

це є проміжний інтеграл;

8. Лінійні диференціальні рівняння вищих порядків

Визначення. Диференціальне рівняння називається лінійним. якщо воно першого ступеня щодо шуканої функції і його похідних.

Визначення. Лінійним неоднорідним диференціальним рівнянням п - го порядку називається рівняння виду:

де функції звані коефіцієнтами, і функція звана правою частиною рівняння, визначені в деякому інтервалі.

Якщо, то поділивши все рівняння на, одержимо: (1)

Якщо, то отримаємо рівняння: (2), яке називається лінійним однорідним рівнянням, відповідним даному неоднорідному рівняння (1).

Наприклад, дано рівняння. Однорідним буде:.

9. Властивості розв'язків лінійного однорідного рівняння

Схожі статті