differential equations

3
1. Λύση διαφορικών εξισώσεων Διαφορικές εξισώσεις διαχωριζόμενων μεταβλητών (separable equations . ) 2. Είναι οι εξισώσεις που μπορούν να γραφούν στη μορφή (1) και μερικές φορές λέγονται και ομογενείς. Θέτοντας (2) τις ανάγουμε σε διαχωριζόμενων μεταβλητών (reducible to separable form). Έτσι: . Διαφορικές εξισώσεις που ανάγονται σε διαχωριζόμενων μεταβλητών Οι διαφορικές εξισώσεις της μορφής μπορούν να αναχθούν σε διαχωριζόμενων μεταβλητών με τους μετασχηματισμούς t=T+h και y=Y+k αν a 1 b 2 a 2 b 1 , ή με το μετασχηματισμό z=a 1 t+b 1 y αν a 1 b 2 =a 2 b 1 . 3. Μία διαφορική εξίσωση 1ης τάξης της μορφής (1) λέγεται exact (πλήρης) ή Δ.Ε. τέλειου διαφορικού αν το πρώτο μέλος είναι τέλειο διαφορικό δηλ. της μορφής και η u ονομάζεται αρχική συνάρτηση της διαφορικής εξίσωσης. Έτσι και και . Η συνέχεια όμως εξασφαλίζει τις δεύτερες παραγώγους ίσες και επομένως που λέγεται συνθήκη ολοκληρωσιμότητας και είναι η ικανή και αναγκαία συνθήκη ώστε η (1) να είναι exact. Έτσι ολοκληρώνοντας την ως προς t, έχουμε (2). Διαφορίζοντας τη (2) ως προς y, έχουμε: (3). Αντικαθιστούμε τέλος στην (2) τη τιμή του k(y) από την (3) και λύνουμε ως προς y. Πλήρεις ή ακριβείς διαφορικές εξισώσεις (exact differential equations) 4. Ορισμένες φορές μια διαφορική εξίσωση γίνεται exact όταν τη πολλαπλασιάσουμε με έναν κατάλληλο παράγοντα F(t,y)0 (ολοκληρωτικός παράγοντας). Έτσι έχουμε και για να είναι ακριβής, από τη συνθήκη ολοκληρωσιμότητας έχουμε (1). Αυτό δυστυχώς συμβαίνει μόνον όταν ο παράγοντας ολοκλήρωσης είναι συνάρτηση μόνο του t ή μόνο του y. Έτσι αν F=F(t) η (1) γράφεται και επομένως ο παράγοντας ολοκλήρωσης είναι . Όμοια αν F=F(y). Ολοκληρωτικοί παράγοντες ή παράγοντες ολοκλήρωσης (integrated factors) 5. Μία διαφορική εξίσωση λέγεται γραμμική 1 ης τάξης, όταν γράφεται στη μορφή . Αν r(t)=0 τότε ονομάζεται ομογενής, αλλιώς μη ομογενής. Γραμμικές διαφορικές εξισώσεις πρώτης τάξης (linear first-order differential equations)

Upload: anna-spanou

Post on 22-Nov-2015

3 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

DIAFORIKES EXISWSEIS

TRANSCRIPT

  • 1.

    (separable equations

    .

    )

    2. (1)

    . (2)

    (reducible to separable form). :

    .

    t=T+h y=Y+k a1b2a2b1, z=a1t+b1y a1b2=a2b1.

    3.

    1 (1) exact ()

    .. .

    u .

    .

    (1) exact. t,

    (2). (2) y, :

    (3). (2)

    k(y) (3) y.

    (exact differential equations)

    4. exact F(t,y)0 ( ).

    ,

    (1).

    t y. F=F(t) (1)

    . F=F(y).

    (integrated factors)

    5. 1 , .

    r(t)=0 , .

    (linear first-order differential equations)

  • :

    . :

    , F(t) exact.

    . :

    . .

    6. (1). y1(t) y2(t)

    (1) (a, b) ( ) w[y1, y2]0 , : y(t)=c1y1(t)+c2y2(t). y1(t) y2(t), f(t) g(t) (. ). () (1) y1(t)

    y2(t)=v(t)y1(t) ( ).

    2 (linear second-order differential equations)

    y1(t) y2(t) (t) . , . (t) (t)=v1(t)y1(t)+v2(t)y2(t)

    v1 v2, .

    v1 v2. .

    : v1(t) v2(t)

    ( - method of variation of parameters).

    7.

    1 2. y(t)=y1(t)+y2(t) :

    2

    ) 12, . ) 1=2=, . ) =j, .

    . (t), ( ):

  • ) r(t)=0+1t+ .. +nt

    n. : c0 (t)=A0+A1t+ +Ant

    n. c=0 b0 (t)=t(A0+A1t+ +Ant

    n). c=0 b=0 (t)=t2(A0+A1t+ +Ant

    n). ) r(t)=(0+1t+ .. +nt

    n)et. , y(t)=etv(t) : a2+b+c 0 (t)=(A0+A1t+ +Ant

    n)et. a2+b+c=0 2a+b0 (t)=t(A0+A1t+ +Ant

    n)et. a2+b+c=0 2a+b=0 (t)=t2(A0+A1t+ +Ant

    n)et.

    ) r(t)=(0+1t+ .. +ntn)sin(t). (t)

    (t) r(t)=(0+1t+ .. +nt

    n)ejt.

    ) r(t)=(0+1t+ .. +ntn)cos(wt). (t)

    (t) r(t)=(0+1t+ .. +nt

    n)ejwt.

    y(t)=y1(t)+y2(t)+(t).

    8.

    (1) ai . y(t)=et . y(t)=et (1), , . () 1, 2, .. k ( ), .. n, (1)

    , . . ., ckt1ekt+ +ck+1ek+1t+cnent. k=+j k=-j . k k , (1) :

    .

    n

    .