Конспект лекций затрагивает такие разделы дифференциальных уравнений, как: обыкновенные дифференциальные уравнения первого порядка, обыкновенные дифференциальные уравнения высших порядков, линейные дифференциальные уравнения, системы линейных дифференциальных уравнений, теория устойчивости. <...> 41 Общие сведения о дифференциальных уравнениях высших порядков 41 Дифференциальные уравнения высших порядков, допускающие понижение порядка . <...> 53 Структура общего решения линейного дифференциального уравения55 Контрольные вопросы . <...> 59 Метод вариации постоянных нахождения частного решения неоднородного линейного дифференциального уравнения . <...> 7 Лекция 1 Дифференциальные уравнения первого порядка Определение 1.1 Дифференциальным уравнением называется соотношение между функцией, её производными и независимыми переменными. <...> Определение 1.3 Уравнения, содержащие производные лишь по одной из независимых переменных, дифференциальным уравнением. называется обыкновенным Обыкновенное дифференциальное уравнение можно записать в виде: dx F x y dy , , ,., dny dxn 0 (1.1) Определение 1.4 Порядком уравнения называется порядок старшей производной, входящей в уравнение. <...> Дифференциальные уравнения первого порядка, разрешенные относительно производной Определение 1.5 Дифференциальное уравнение вида: dx f ( , )yx dy где f ( , )yx , — некоторая функция, ( 0 ) y0 (1.3) называется дифференциальным уравнением первого порядка, разрешенным относительно производной. <...> Определение 1.6 Задача нахождения решения уравнения (1.3), которое удовлетворяет условию (1.4) называется задачей Коши, при этом условие (1.4) называется начальным условием или условием Коши. <...> Определение 1.7 График функции y( )x , которая является решением уравнения (1.3) в плоскости XOY называется интегральной кривой уравнения (1.3). <...> 9 является уравнением с частными Теорема 1.1 Существования и единственности решения задачи Коши Пусть функция f ( , )yx производная ( , ) непрерывны <...>
Дифференциальные_уравнения._Конспект_лекций.pdf
УДК 519.2
Алашеева Е.А. Дифференциальные уравнения. Конспект
лекций.- Самара: ФГОБУ ВПО ПГУТИ, 2014.
Конспект лекций затрагивает такие разделы
дифференциальных уравнений, как: обыкновенные
дифференциальные уравнения первого порядка, обыкновенные
дифференциальные уравнения высших порядков, линейные
дифференциальные уравнения, системы линейных
дифференциальных уравнений, теория устойчивости. Для
студентов и аспирантов университетов и вузов, а также для
специалистов, желающих изучать дифференциальные уравнения
самостоятельно.
Каждая лекция заканчивается контрольными вопросами,
которые помогут проверить теоретическое освоение курса,
содержит большое количество задач для самостоятельного
решения и ответы для проверки.
РЕЦЕНЗЕНТ:
КЛЮЕВ Д. С. д.ф.-м.н., зав. кафедрой ЭИА
Поволжский государственный университет
телекоммуникаций и информатики
©АЛАШЕЕВА Е.А., 2014
2
Стр.2
Содержание
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................. 7
ЛЕКЦИЯ 1 ................................................................................... 8
Дифференциальные уравнения первого порядка ..................................... 8
Дифференциальные уравнения первого порядка, разрешенные
относительно производной ........................................................................ 9
Метод изоклин .......................................................................................... 11
Уравнения с разделяющимися переменными ........................................ 12
Задачи для самостоятельного решения ................................................... 14
Контрольные вопросы .............................................................................. 15
ЛЕКЦИЯ 2 ................................................................................. 17
Уравнения, приводимые к уравнениям с разделяющимися
переменными ............................................................................................. 17
Однородные уравнения ............................................................................ 18
Уравнение, приводящееся к однородному ............................................. 21
Задачи для самостоятельного решения ................................................... 23
Контрольные вопросы .............................................................................. 23
3
Стр.3
ЛЕКЦИЯ 3 ................................................................................. 24
Уравнения в полных дифференциалах ................................................... 24
Линейные уравнения ................................................................................ 26
Метод вариации постоянной ................................................................... 27
Задачи для самостоятельного решения ................................................... 30
Контрольные вопросы .............................................................................. 31
ЛЕКЦИЯ 4 ................................................................................. 33
Уравнение Бернулли................................................................................. 33
Метод Бернулли ........................................................................................ 34
Уравнение Риккати ................................................................................... 37
Задачи для самостоятельного решения ................................................... 38
Контрольные вопросы .............................................................................. 39
ЛЕКЦИЯ 5 ................................................................................. 41
Общие сведения о дифференциальных уравнениях высших порядков 41
Дифференциальные уравнения высших порядков, допускающие
понижение порядка ................................................................................... 43
Задачи для самостоятельного решения ................................................... 47
Контрольные вопросы .............................................................................. 48
4
Стр.4
ЛЕКЦИЯ 6 ................................................................................. 50
Линейные дифференциальные уравнения высших порядков ............... 50
Определитель Вронского ......................................................................... 53
Структура общего решения линейного дифференциального уравения55
Контрольные вопросы .............................................................................. 57
ЛЕКЦИЯ 7 ................................................................................. 59
Линейные уравнения с постоянными коэффициентами ....................... 59
Метод вариации постоянных нахождения частного решения
неоднородного линейного дифференциального уравнения .................. 64
Задачи для самостоятельного решения ................................................... 67
Контрольные вопросы .............................................................................. 68
ЛЕКЦИЯ 8 ................................................................................. 69
Метод подбора частного решения по виду правой части ..................... 69
Системы дифференциальных уравнений ............................................... 75
Задачи для самостоятельного решения ................................................... 81
Контрольные вопросы .............................................................................. 82
ЛЕКЦИЯ 9 ................................................................................. 83
Элементы теории устойчивости .............................................................. 83
5
Стр.5
Строгое определение понятия устойчивости решения ......................... 84
Классификация особых точек автономной системы двух уравнений .. 90
Задачи для самостоятельного решения ................................................... 94
Контрольные вопросы .............................................................................. 95
ГЛОССАРИЙ ............................................................................ 97
К лекции 1 ................................................................................................. 97
К лекции 2 ................................................................................................. 98
К лекции 3 ................................................................................................. 98
К лекции 4 ................................................................................................. 99
К лекции 5 ................................................................................................. 99
К лекции 6 ............................................................................................... 100
К лекции 7 ............................................................................................... 101
К лекции 8 ............................................................................................... 101
К лекции 9 ............................................................................................... 102
ЛИТЕРАТУРА ........................................................................ 104
6
Стр.6