Высшая математика
у2 + х2 = R2.
3). Разрешим, предыдущее уравнение относительно у и найдём область определения решения:
Рис. к задаче 6.
D(у) =>0. Графики решений — дуги концентрических окружностей произвольного радиуса с центром в начале координат (см. рис.).
4). В данном случае, уравнение не имеет решений. Поэтому решений вида
y = а нет.
Линейные дифференциальные уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами. Уравнение вида
(7) у" + by' + су=0,
где b и с — некоторые числа, называется линейным однородным дифференциальным уравнением второго порядка с постоянными коэффициентами. Общее решение этого уравнения в зависимости от знака дискриминанта
характеристического уравнения
. (8) k2 + bk + c = 0
имеют следующий вид:
A) если D > 0, где k =α, к=β — два различных действительных корня (α≠β) характеристического уравнения (8);
Б) , если D = О,
где α— единственный корень характеристического уравнения;
B) если D < О,
где
Общее решение линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами
(9)
является суммой некоторого его частного решения и общего решения
. однородного уравнения (7), т. е.
Многочлен называют характеристическим многочленом дифференциального уравнения (7).
В тех случаях, когда представляет собой многочлен, функцию
,частное решение удаётся найти подбором с помощью следующей таблицы.
1. :
корни характеристического многочлена |
частное решение
|
|
|
|
|
|
|
2. если
первая часть |
частное решение
|
|
|
|
|
|
|
3.
|
|
|
|
|
|
Задача 7. Найти частное решение дифференциального уравнения удовлетворяющее начальным условиям у (0) = 1, у'(0) = 2.
Решение. 1). Характеристического уравнение:
Так как D = — 16, используем формулу В):
Общее решение однородного уравнения:
2). Так как правая часть многочлен второй степени, частное решение неоднородного уравнения будем искать в виде многочлена 2-ой степени с неопределёнными коэффициентами:
Подставляя у = в данное в задаче уравнение, получаем:
Сравнивая коэффициенты при одинаковых степенях х, находим:
Отсюда поэтому общее решение неоднородного уравнения имеет вид
3). Находим частное решение, удовлетворяющее начальным условиям, данным в задаче:
Напомним, что число n! (читается «эн-факториал»)- это произведение всех натуральных чисел от единицы до :
!=
При вычислениях с факториалами представляется важным следующее соображение:
и т.д.
Признак Даламбера. Если существует предел
То числовой ряд сходится при и расходится при
ЗАДАЧА 8. Исследовать сходимость ряда
Решение: .
Вычисляем предел
Таблицы и формулы.
1. Производные основных элементарных функций
1). Производная константы равна нулю:
2). где а — любое не равное нулю действительное число. В частности,
3). Показательная и логарифмическая функции.
4) Тригонометрические функции | |
|
|
|
|
5) Обратные тригонометрические функции | |
|
|
|
|
2. Производные некоторых сложных функций:
3.Правила дифференцирования:
Константы можно выносить за знак производной:
Производная суммы равна сумме производных:
Пусть сложная функция, и
Тогда:
9. Интегрирование, также как и операция дифференцирования , операция вычисления пределов, является линейной; то есть, константы можно выносить за знак интеграла, и интеграл суммы функций равен сумме интегралов. Линейность операции интегрирования можно выразить формулой:
10. Таблица основных неопределенных интегралов:
11). при
11. Замена переменных (метод подстановки):
Если Эта формула позволяет интегрировать произведения, одним из сомножителей которых служит сложная функция
12. Интегрирование по частям:
13. Интегрирование простейших дробей:
14. Если F(x)- первообразная, вычисляемая как неопределенный интеграл с С=0.