Жоғары ретті дифференциалдық теңдеулер.
Анықтама
(15)
түріндегі теңдеу ші ретті дифференциалдық теңдеу деп аталады. Егер (15) теңдеуден і туынды табылатын болса, онда
(16)
теңдеуі ең жоғарғы туындысы арқылы шешілген ретті дифференциалдық теңдеу деп аталады.
Жоғарғы ретті дифференциалдық теңдеулерді интегралдаудың тәсілдері. I-класс. Тәуелсіз айнымалы және жоғарғы туындысы бар теңдеулер.
түріндегі теңдеуді қарастырамыз.
Екі бөлігін де х бойынша интегралдаймыз:
тағы да интегралдаймыз:
Осы тәсілмен n рет интегралдаймыз, сонда
I-класстағы n-ретті ДТ тізбектей n рет интегралдау тәсілімен шешіледі.
Мысал. ; теңдеуін шешілік.
II-класс. у функциясы және оның -і ретіне дейінгі туындылары жоқ теңдеулер. түріндегі ДТ қарастырамыз. Жаңа айнымалы енгіземіз:
сонда
и(х) функциясы мен оның алынған туындыларын қарастырылатын теңдеуге қоямыз: Сонымен, к- ретті теңдеу алынды, яғни ДТ-ң реті төмендетілді. Жаңа ДТ-ң шешімі функциясы болсын делік. Мұны (17) теңдеуге қоямыз: - ретті дифференциалдық теңдеу аламыз, ал бұл рет дифференциалдау арқылы шешіледі (1-класс).
Мысал.
бұл теңдеуді бөліктеп үш рет интегралдау арқылы шешу керек (1-класс)
III-класс. Тәуелсіз айнымалы х-і жоқ теңдеулер.
түріндегі теңдеуін қарастырамыз.
Тәуелсіз жаңа айнымалы үшін у-ті аламыз және ауыстыру орындаймыз:
Екінші, үшінші және т.б. туындыларын алу үшін осы жаңа функциядан күрделі функция есебінде туынды табамыз:
және т.б. Табылған туындыларды теңдеуге қойып, реті бірге кеміген ДТ аламыз:
Шешімі мына түрде табылды делік: Енді ауыстыруға қайта оралып айнымалылары ажыратылған бірінші ретті ДТ аламыз:
Мысал. ДТ шешелік. Мұнда тәуелсіз айнымалы х жоқ. ауыстыруын орындаймыз. - бұл біртекті теңдеу. - ауыстыруын аламыз, . Теңдеуге қоямыз: у-і қысқартамыз:
- біртекті теңдеудің шешімі
немесе
ал бұл айнымалысы ажыратылған ДТ.
IV-класс. Сол бөлігі толық туынды болып келген теңдеулер.
теңдеуін қарастырамыз және болсын делік. Жаңа дифференциалдық теңдеудің екі бөлігін де интегралдаймыз, сонда ДТ реті бірге төмендейді.
Мысал. - бұл ДТ реті бірге төмендеді.
Негізгі әдебиеттер: 14, §9.3-9.5, [164-187]
Қосымша әдебиеттер: 15, §10.6-10.10. [483-514].
Бақылау сұрақтары:
1.Жоғарғы ретті диффренциалдық теңдеулер.
2.Жоғарғы ретті диффренциалдық теңдеулер. Коши есебі.
3.Дифференциалдық теңдеудің шешімдерінің қасиеттері және жалпы шешімнің құрылымы
Достарыңызбен бөлісу: |