Айнымалылары ажыратылатын дифференциалдық теңдеулер. Диффeренциaлдық теңдеу дегеніміз-белгілі бір функцияның туындыларын қамтитын теңдеу, сонымен қатар функцияның өзі, тәуелсіз айнымалы және параметрлер де болуы мүмкін.
Айнымалылары ажыратылатын дифференциалдық теңдеулер деп аталады.
оның ішінде x және тек y-ге байланысты теңдеу ажыратылатын айнымалылары бар теңдеу деп аталады.
көбейтіндісіне бөлу арқылы ол ажыратылатын айнымалылары бар теңдеуге келтіріледі:
Бұл теңдеудің жалпы интегралы
Дифференциалдық теңдеудің дәрежесі дегеніміз, егер теңдеу осы туындыға қатысты көпмүше болса, ең жоғары туындының дәрежесі.
Мысалға:
- Бірінші дәрежелі екінші ретті дифференциалдық теңдеу.
Үшінші дәрежелі бірінші ретті дифференциалдық теңдеу.
Бірінші дәрежелі бірінші ретті дифференциалдық теңдеу.
Шешудің ең қарапайымдары айнымалыларды бөлуге болатын теңдеулер болады, яғни у функциясымен байланысты барлық нәрсені тең белгінің бір жағына, ал тәуелсіз х айнымалымен байланысты барлық нәрсені екінші жағына жинаңыз.
Бірінші ретті дифференциалдық теңдеу , егер функциясын тек х тәуелсіз айнымалысына және тек функциясына ғана тәуелді екі функциясының туындысы ретінде көрсетуге болатын болса, айнымалылары ажыратылатын теңдеу деп аталады.
Мысалға:
теңдеуі ажыратылатын айнымалылары бар теңдеу, өйткені
Осындағы,
Ажыратылатын айнымалылары бар дифференциалдық теңдеуді шешу алгоритмі:
Кіріс кезінде: бірінші ретті теңдеуі, ол үшін
1-қадам. Туындыны Лейбниц түрінде түрінде жаз
2-қадам. Теңдеуді түрлендіру
3-қадам. Теңдеудің сол және оң жақтарын біріктіріңіз:
Қадам 4. интегралдаудың нәтижесі осы теңдеудің жалпы шешімі болып табылады.
Өрнек .
Мысалы:
Теңдеуді шешейік.
1) х≠0 болсын. Онда:
Интегралдарды табамыз (тұрақтыны соңында жазамыз):
Біз жалпы шешімді аламыз:
2) x=0 болсын. Содан кейін шарт бойынша:
(0;-1) нүктесі осы теңдеудің арнайы шешімі болып табылады.
Жауабы:
1-ші ретті қaрaпaйым дифферeнциалдық теңдеулердің бірқaтaрында x және y айнымалылары теңдеудің оң және сол жағында аралықта орналастырылуы мүмкін. f(y)dy=g(x)dx теңдеуінен көрініп тұрғандай, айнымалылар әлдеқашан ажыратылған болуы мүмкін. Айнымaлылaрды кәдімгі диффeрeнциалдық f1(y)⋅g1(x)dy = f2(y)⋅g2(x)dx теңдеуіне ажыратылу түрлендірулерді орындау арқылы мүмкін болады. Көбінeсе aйнымалылары ажыратылатын тeңдеулерді алу үшін жаңа aйнымалылaрды eнгізу әдісі қолданылады.