Finden wir eine bestimmte Lösung der Differentialgleichung 1.16 y´´= x/e2x mit der Methode der unbestimmten Koeffizienten. Nehmen wir an, dass die Lösung die Form y = ax^2 + bx + c hat, wobei a, b und c unbekannte Koeffizienten sind. Dann ist y´ = 2ax + b und y´´ = 2a. Setze diese Ausdrücke in die ursprüngliche Gleichung ein und erhalte: 2a = x/e2x a = x/(2e2x) y´ = 2ax + b = x/e2x b = x/e2x - 2ax = x/e2x - x^2/e2x = x (1-x)/(2e2x) Somit hat die Teillösung die Form: y = (x^2/(2e2x)) + (x(1-x)/(2e2x)) + c y = (x^2 + x - x^2e2x + 2ce2x)/(2e2x) Um den Wert der Funktion y=φ(x) bei x=x0 = −1/2 zu ermitteln, setzen Sie x0 in den resultierenden Ausdruck ein und ermitteln Sie den genauen Wert der Funktion auf zwei Dezimalstellen: y = ((-1/2)^2 + (-1/2) - (-1/2)^2e^(2*(-1/2)) + 2ce^(2*( -1/2))) /(2e^(2*(-1/2))) ≈ -0,22 + c Jetzt müssen Sie den Wert der Konstante c ermitteln, indem Sie die Anfangsbedingungen y(0) = 1/ verwenden. 4 und y´(0) = −1/4: y(0) = (0^2 + 0 - 0^2e^(20) + 2ce^(20))/(2e^(2*0)) = c/2 = 1/4 c = 1/2 Somit hat eine bestimmte Lösung der Differentialgleichung 1.16 mit x0 = −1/2 die Form: y = (x ^2 + x - x^2e2x + e)/2e2x und y(x0) ≈ -0,22 + 0,5 ≈ 0,28.
Finden wir eine allgemeine Lösung der Differentialgleichung, die eine Reduktion in der Reihenfolge 2.16 y´´+ 2xy´2 = 0 ermöglicht. Bezeichnen wir y´ = p(x) und beachten Sie, dass y´´ = p´ + xp^ 2. Setze diese Ausdrücke in die ursprüngliche Gleichung ein und erhalte: p´ + xp^2 + 2xp^2 = 0 (p^2 + 1)p´ + 2xp^2 = 0 Beide Seiten durch (p^2 + 1) dividieren und integrieren : ∫(p^2+1)^(-1) dp = - ∫(2x/(p^2+1)) dx arctan(p) = -ln|p^2+1| + C wobei C eine beliebige Integrationskonstante ist. Somit hat die allgemeine Lösung der Differentialgleichung die Form: arctan(p) = -ln|p^2+1| + C wobei p = y´ und C eine beliebige Konstante ist.
Lösen wir das Cauchy-Problem für eine Differentialgleichung, die eine Reduktion der Ordnung 3.16 y´´+ 2/(1−y)y´2= 0 zulässt, mit Anfangsbedingungen y(0) = 0, y´(0) = 1. Ersetzen Sie y´ = p(y) und beachten Sie, dass y´´ = p´p. Setzen Sie diese Ausdrücke in die ursprüngliche Gleichung ein und erhalten Sie: p´p + 2p^2/(1-y) = 0 p´p(1-y) + 2p^2 = 0 Teilen Sie beide Seiten durch p^3(1-y ) und integrieren: ∫(p´p/(p^3(1-y))) dy = -∫(2/(p^2)) dp -1/(2p^2) + ln|p| -ln|1-y| = C wobei C eine beliebige Integrationskonstante ist. Ersetzen wir die Anfangsbedingungen y(0) = 0, y´(0) = 1 und ermitteln wir den Wert der Konstante C: -1/(2*1^2) + ln|1| - ln|1-0| = C C = -1/2 Somit hat die Lösung des Cauchy-Problems die Form: -1/(2p^2) + ln|p| -ln|1-y| = -1/2 wobei p = y´ und y(0) = 0, y´(0) = 1.
Integrieren wir die folgenden Gleichungen 4.16 (xdx+ydy)/√(x^2+y^2)+(xdy-ydx)/x^2=0. Beachten Sie dazu, dass die linke Seite gleich der Gesamtableitung von (y/√(x^2+y^2)) nach x ist und die rechte Seite gleich der Ableitung von (y/x) ist. bezüglich x. Somit kann die ursprüngliche Gleichung wie folgt umgeschrieben werden: d/dx (y/√(x^2+y^2)) = d/dx (y/x) Wir integrieren beide Seiten von x0 nach x: ∫(x0)^ ( x) d/dt (y/√(t^2+y^2)) dt = ∫(x0)^(x) d/dt (y/t) dt [y/√(x^2+y^ 2 )] - [y/√(x0^2+y^2)] = ln|x| - ln|x0| y/√(x^2+y^2) = ln|x| - ln|x0| + y/√(x0^2+y^2) y/√(x^2+y^2) - y/√(x0^2+y^2) = ln|x| - ln|x0| y(√(x0^2+y^2) - √(x^2+y^2)) = (√(x0^2+y^2))ln|x| - (√(x^2+y^2))ln|x0| Somit hat die Integralkurve die Form: y = ((√(x^2+y^2))ln|x0| - (√(x0^2+y^2))ln|x|)/(√( x0 ^2+y^2) - √(x^2+y^2))
Schreiben wir die Gleichung einer Kurve, die durch den Punkt A(−4, 1) verläuft und die folgende Eigenschaft hat: Die Länge der Senkrechten, die vom Ursprung zur Tangente an die Kurve gezogen wird, ist gleich der Abszisse des Tangentialpunktes . Wenden wir die Formel für die Länge der Senkrechten vom Punkt (x0, y0) zur Geraden Ax + By + C = 0 an: d = |Ax0 + By0 + C|/sqrt(A^2 + B^2) Für unser Problem sollte die Senkrechte vom Ursprung abgesenkt werden, sodass wir die Gleichung der Tangente am Punkt (x0, y0) als y - y0 = k(x - x0) schreiben können, wobei k die Steigung der Tangente ist. Da die Senkrechte gleich der Abszisse des Tangentenpunktes sein muss, ist ihre Länge gleich |x0
IDZ 11.2 – Option 16. Lösungen Ryabushko A.P. ist ein digitales Produkt für Studierende, die Mathematik an Universitäten und anderen Bildungseinrichtungen studieren. Dieses Produkt enthält Lösungen für Probleme aus IDZ 11.2 in der mathematischen Analyse, zusammengestellt vom Autor Ryabushko A.P. Das Produkt wird in Form einer elektronischen Datei im HTML-Format mit schönem Design und einfacher Navigation durch Aufgaben präsentiert.
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