Консультация № 184618
30.11.2011, 11:11
62.27 руб.
0 10 2
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Системы дифференциальных уравнений
Решить системы уравнений:
1)
y'=z+x
z'=y
(это первая система)


2)
y'=z+2e^x
z'=y+x^2
(это вторая система)

ВНИМАНИЕ! Просьба решить одну из систем методом Эйлера

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
01.12.2011, 20:27
общий
это ответ
Здравствуйте, Миронычев Виталий!

Рассмотрим первую систему уравнений. Будем полагать, что она является нормальной системой, где x - независимая переменная, а y и z - искомые функции этой переменной. Найдём общее решение заданной системы методом исключения. Дифференцируя первое уравнение, получим
y" = z' + 1.

Чтобы исключить из полученного уравнения z', заменим его значением из второго уравнения. Тогда получим
y" = y + 1,
y" - y = 1.

Решим последнее уравнение. Сначала решим однородное уравнение y" - y = 0. Характеристическое уравнение имеет вид k2 - 1 = 0, а его решениями являются числа k = [$177$]1, т. е. различные действительные числа. Значит, общее решение однородного уравнения суть
y = C1e-x + C2ex.

Найдём теперь частное решение yч неоднородного уравнения y" - y = 1. Воспользуемся тем, что его правая часть f(x) является числом, или полиномом нулевой степени, т. е. f(x) = P0(x). Поскольку число 0 не является корнем характеристического уравнения, указанного выше, постольку частное решение будем искать в виде полинома нулевой степени, т. е. yч = Q0(x) = C. Тогда yч' = yч" = 0, и подстановка в решаемое неоднородное уравнение даёт 0 - С = 1, откуда C = -1. Значит, общее решение неоднородного уравнения суть
y = yоо + yч = C1e-x + C2ex - 1.

Поскольку z' = dz/dx = y = C1e-x + C2ex - 1, постольку
dz = (C1e-x + C2ex - 1)dx,
[$8747$]dz = [$8747$](C1e-x + C2ex - 1)dx,
z = -C1e-x + C2ex - x + C3.
Если y' = z + x, то, очевидно, C3 = 0, и окончательно
z = -C1e-x + C2ex - x.

Ответ: y = C1e-x + C2ex - 1, z = -C1e-x + C2ex - x.

С уважением.
5
Уважаемый,Андрей Владимирович!<br>Очень все понравилось,грамотный ход рассуждений<br>Но консультация ровно на 50% выполнена<br>В задании присутствует еще и вторая система<br><br>Оценка исправлена на 5 -=Лысков=-<br>
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
01.12.2011, 22:32
общий
Здравствуйте, Виталий!

Читаем правила портала :
Не задавайте несколько разных вопросов в одном.
Не задавайте несколько разных, не связанных с друг другом вопросов, в одном. Это не запрещено (если все вопросы относятся к теме рассылки), но вероятность того, что Вы получите на них ответы, будет гораздо выше, если Вы зададите их по отдельности. Например, мало кому из экспертов захочется отвечать на вопрос, в котором просто перечислено несколько задач из задачника. Отвечать на такие вопросы неудобно, ответы трудно читаются в выпусках рассылок, затрудняется обсуждение в форуме. Поэтому большинство экспертов просто игнорируют вопросы, в которых под видом одного дано несколько вопросов или задач. Гораздо лучше, если Вы в одном вопросе спросите про решение одной проблемы, особенно, если Вы покажете, что пытались решить ее самостоятельно, и укажете, что именно вызвало трудности. Тогда многие захотят Вам помочь.


Я воспользовался своим правом ответить только на один вопрос.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
01.12.2011, 22:34
общий
Адресаты:
Здравствуйте, Игорь Витальевич!

Учитывая приниципиальность данной ситуации, вынужден опротестовать полученную оценку.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Неизвестный
01.12.2011, 22:47
общий
Адресаты:
Позвольте,написано:
Не задавайте несколько разных, не связанных с друг другом вопросов, в одном.
Задачи же однотипные и связаны между собой
и это все го лишь принципы!!!!
Неизвестный
01.12.2011, 22:48
общий
Адресаты:
А вопрос стоял в том:
Решить СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ
Неужели вы никогда не встречали подобных вопросов?????
Странно,как то...)
Неизвестный
01.12.2011, 22:49
общий
Адресаты:
Извините,если я вас чем то обидел, но прошу вас помочь со второй системой уравнения решив методом Эйлера)

С уважением Виталий
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
01.12.2011, 22:59
общий
Виталий!

Вы написали:
Цитата: 289029
Позвольте,написано:
Не задавайте несколько разных, не связанных с друг другом вопросов, в одном.
Задачи же однотипные и связаны между собой
и это все го лишь принципы!!!!

По поводу этой реплики я не стану вдаваться в дискуссию с Вами. Посмотрим, что решит старший модератор, он же администратор рассылки. Отмечу только, что вряд ли кто-то из экспертов в рамках одной консультации решит все задачи, которые Вы привели, например, здесь. Вам явно изменило чувство меры!

Временем для решения второй задачи, увы, не располагаю.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Неизвестный
01.12.2011, 23:36
общий
Адресаты:
Конечно,каждый хочет и должен защищать свои права
Что ж ладно)
давно
Посетитель
7438
7205
02.12.2011, 00:52
общий
02.12.2011, 00:54
Виталий, здравствуйте еще раз.
Андрей Владимирович имеет полное право ответить только на один подвопрос.
А, так как, Вы его решением остались довольны, то протест по поводу оценки принимается.
Я исправляю оценку на 5.
Надеюсь, что кто-то из экспертов решит вторую систему. Время еще есть.
Об авторе:
"Если вы заметили, что вы на стороне большинства, —
это верный признак того, что пора меняться." Марк Твен
давно
Посетитель
7438
7205
02.12.2011, 02:43
общий
это ответ
Здравствуйте, Миронычев Виталий!
Рассмотрим вторую систему уравнений. Найдём общее решение заданной системы методом исключения.
Дифференцируя первое уравнение, получим
y" = z' + 2ex.

Чтобы исключить из полученного уравнения z', заменим его значением из второго уравнения. Тогда получим
y" = y + x2 + 2ex,
y" - y = x2 + 2ex.

Получили линейное неоднородное уравнение с постоянными коэффициентами. Решим его.
Сначала решим однородное уравнение y" - y = 0. Характеристическое уравнение имеет вид k2 - 1 = 0,
а его решениями являются числа k = [$177$]1, т. е. различные действительные числа.
Значит, общим решением однородного уравнения является
yo = C1e-x + C2ex.

Найдём теперь частное решение yч неоднородного уравнения y" - y = x2 + 2ex.
Оно будет иметь вид yч = Ax2 + Bx + C + xex, т.к.
во-первых, число 0 не является корнем характеристического уравнения и
во-вторых, число 1 является корнем характеристического уравнения кратности 1.

Найдем вторую производную и подставим в уравнение:
y'ч = 2Ax + B + ex + xex
y"ч = 2A + ex + ex + xex = 2A + 2ex + xex
2A + 2ex + xex - Ax2 - Bx - C - xex = x2 + 2ex
Откуда находим: A = -1, B = 0, C = -2
А тогда yч = -x2 - 2 + xex
и
y = yо + yч = C1e-x + C2ex - x 2 + xex - 2 = C1e-x + ex(C2 + x) - x 2 - 2.

Найдем z.
z' = dz/dx = y + x2 = C1e-x + C2ex - x 2 + xex - 2 + x2 = C1e-x + C2ex + xex - 2
А тогда
dz = (C1e-x + C2ex + xex - 2) dx,
[$8747$]dz = [$8747$](C1e-x + C2ex + xex - 2) dx,
z = -C1e-x + C2ex + xex - ex - 2x + C3 = -C1e-x + ex(C2 + x - 1) - 2x + C3.

Если y' = z + 2ex, то, очевидно, C3 = 0, и окончательно
z = -C1e-x + ex(C2 + x - 1) - 2x.

Ответ:
y = C1e-x + ex(C2 + x) - x 2 - 2,
z = -C1e-x + ex(C2 + x - 1) - 2x.
5
Огромное вам человеческое спасибо)))<br>Ответом очень доволен=еще раз спасибо
Об авторе:
"Если вы заметили, что вы на стороне большинства, —
это верный признак того, что пора меняться." Марк Твен
Форма ответа