Bài tập Phương trình vi phân và cách giải

67 1.2K 11
Bài tập Phương trình vi phân và cách giải

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Searchr fb :Tài Li u WRU I H C TH Y L I ******* h c t t Toán 4A Facebook : Tài Li u WRU S T Liên h : 01659592156 Searchr fb :Tài Li u WRU BÀI T P TRANG 23 Bài 5: y’ = y + 2e +)y’ = e )’ =e - =e + e e e ; y=e - e Thay vào pt ta có e + e =e - e + e e + e + e = e +  e + e = e + V yy=e - e e e (T/M) nghi m c a pt Bài7 y’’-2y’+2y=0 +)TH1 :y= e ; y = e cosx ; y e sinx Searchr fb :Tài Li u WRU y’ = e + e cosx’ = e cosx - e sinx y’’=( e cosx )’-(e sinx)’ = e cosx - e sinx - e sinx - e cosx =- e sinx Thay vào pt ta có - e sinx - 2( e cosx - e sinx) + 2e cosx = - e sinx - e cosx + 2e sinx) + 2e cosx=0 (t/m) V y y = e cosx ngi m c u pt +)TH2: y y e e sinx sinx + e sinx’ = e cosx + e sinx y = e cosx + e sinx + e cosx - e sinx =2e cosx Thay vào pt ta có: 2e cosx ậ 2( e cosx + e sinx) + e sinx =0 2e cosx ậ 2( e cosx - e sinx + e sinx =0 V yy (t/m) e sinx nghi m c a pt Bài : , y’ + 2xy = ; y= Searchr fb :Tài Li u WRU +) y’ = = y = Thay vào pt ta có: + 2.x V y y= =0 (t/m) nghi m c a pt Bài 10: x + xy’ ậy =lnx ; y +) TH1 y= x ậ lnx x lnx ; y = ậ lnx +) y’ = x’ ậ(lnx)’ =1+)y’’ = 1’ ậ ( Thay vào pt ta có: x ) - (x-lnx) = lnx 1 + x -1 ậx +lnx ậlnx =0 (t/m) V y y=x-lnx nghi m c a pt Searchr fb :Tài Li u WRU +)TH2 y = ậ lnx ậ (lnx)’ =- +) y = )’ = +)y Thay vào pt ta có: x ( ) - ( ậ lnx ) = lnx ) + x.( -  +1- ậ lnx =0 (t/m) - 1- V y y = ậ lnx nghiejm c a pt Bài 11: x y’’ + 5xy’ +4y = ; y +)TH1 : y ;y = +)y’ = +)y’’= Thay vào pt ta có x  - + 5x( + ) +4 =0 =0 (t/m) Searchr fb :Tài Li u WRU V yy +)TH2: y = +)y’= = +)y’’ = = Thay vào pt ta có: x  + =>y = nghi m c a pt + 5x +4 + =0 =0 (t/m) BÀI T P TRANG 34 Bài : = x ; y(2) =1 Dùng pp phân li bi n s ta có dy = x  dy = dx x dx y= +c i u ki n ban đ u y(2) =1 Searchr fb :Tài Li u WRU 1= Bài : +c => c=1 v y nghi m c a pt y = =x x ; +1 y(-4)=0 Dùng pp phân li bi n s ta có: dy = x x x x dx  dy = x x d x +C = x y= dx  dy = +C i u ki n ban đ u : y(-4)=0 0= + C => C = V Y PT CÓ NGI M : y = x Bài 7: = ; y(0) =0 Dùng pp phân li bi n s ta đ dy =  + dy = c:  y = 10arctanx +C +đi u ki n ban đ u :y(0) =0 thay vào ta đ c: Searchr fb :Tài Li u WRU = 10arctan0 +C =>C=0 V Y PT CÓ NGI M : y =10arctanx = xe Bài 10: ; y(0)=1 Dùng pp phân li bi n s ta đ dy = xe  =>I = x e + tính I = xe =  e c: dy = e xe u x ,đ t dv e * = x e  - e du v +C dx e =I y= e i u ki n ban đ u y(0) = Thay vào * ta đ c: 1= e => C=2 V y nghi m c a pt : y = e BÀI T P TRANG 71 + xy =0  Bài 2: Dùng pp phân li bi n s ta đ dy = xy  = c: xy = xy Searchr fb :Tài Li u WRU  y= = x +C =ysinx  Bài :  = = ln|y| = -cosx +C  y = e Bài : = xy = x y  Dùng pp phân li bi n s ta đ = x  y = y = y= Bài :  x = C c: x x +C x = xsecy  = 2x cosydy =2xdc Searchr fb :Tài Li u WRU Dùng pp phân li bi n s ta đ cosydy = siny = x c: xdc + C  y = arcsin(x + C) Bài 10 :  x = x = y y dx  Dùng pp phân li bi n s ta đ =  = = c:  = +C 1+x =1+y+c y = x - c Bài 12: y.y’ = x (y +1) y  = x (y +1) = xdx Dùng pp phân li bi n s ta đ = xdx   ln|y +1| = c: + c  y +1 = e = xdx 10 Searchr fb :Tài Li u WRU  X(t) = c X (t) + c X (t) =c BÀI : +c ; a v d ng ma tr n : X’ = XÉT pt đ c tr ng ]=0  =0 - ( 2 X + 20 = +16 =  = V i   V =[ ].x = => ] G i X(t) nghi m ph c t X(t) = v = ng ng v i t ,v = 53 Searchr fb :Tài Li u WRU = = = + X (t) = +X (t) =  X(t) = c X (t) + c X (t) =c c c Xét u ki n ban đ u  c c +c c c c  c c Bài 11 54 Searchr fb :Tài Li u WRU ; a v d ng ma tr n : X’ = XÉT pt đ c tr ng  ]=0 =0 ( 1 X +4=0 -2 =0  = V i   V =[ ].x = => ] G i X(t) nghi m ph c t ng ng v i ,v X(t) = + X (t) = 55 Searchr fb :Tài Li u WRU +X (t) =  X(t) = c X (t) + c X (t) =c c c c c Xét u ki n ban đ u  c c c  c c BÀI T P TRANG 121 Bài 1: X’ = X XÉT pt đ c tr nG  =0 ( 2+ 8+2 +4 ]=0 +1=0 + +1=0 56 Searchr fb :Tài Li u WRU  +6 +9=0  =0 = -3 ( B I 2) V i  ].v = =>   b = -aType equation here V= = + A I Ch n , =  A A  = => VTR :V = = = I I = =  = +  X(t) = c X (t) + c X (t) =c +c 57 Searchr fb :Tài Li u WRU c c c Bài 2: X’ = c X XÉT pt đ c tr nG  ]=0 =0 ( 3- +1=0  =0 =2 ( B I 2) V i  ].v = => b=a  V= + A  A Ch n , A = = I => VTR :V = = = I = I =  =  = 58 Searchr fb :Tài Li u WRU +  X(t) = c X (t) + c X (t) =c c c +c c c 59 Searchr fb :Tài Li u WRU PH N II : C U TRÚC THI GI A K CÂU 1(3,5đ) + ptvp PHÂN LY BI N S + ptvp THU N NH T,D NG TH v = ax + by + c + ptvp toàn ph n CÂU (3,5đ) + ptvp C P + ptvp BERNULLY CÂU (3đ) + ptvp C P GI M C P C + ptvp h s h ng ,k t h p toán giá tr ban đ u Cách gi i toán c b n hay g p D ng 1: ph ng trình vi phân có d ng bi n s phân ly Cách làm :phân tích cho x dx v v ,y dy v v sau tích phân v rút x ho c y VD: = x Dùng pp phân li bi n s ta có dy = x  dy = dx x D NG : Ph dx  y = +c ng Trình Vi phân đ ng c p 60 Searchr fb :Tài Li u WRU Nh n bi t : y’ = (*) Cách gi i: đ t u = y’ = u’.x + u  thay vào (*) ta đ  x => y = u.x (u hàm n c a x) c u’.x + u = f(u) = f(u) - u Gi i theo pt có bi n s phân ly D NG 3: +)ph ng trình vi phân n tính thu n nh t y’ + p y = Cách gi i: nghi m y = c +)ph ng trình vi phân n tính không thu n nh t y’ + p y = q cách gi i 1:pt có nghi m t ng quát: [(q y= ) dx ] cách gi i :gi i theo ví d : y’ + 3y = 2x e ) � + 3y = 2x e  xe í =e e + 3y e Nhân v v i  Dx [ y e =e ta đ = 2x e =2x e c: (PTVPTT c p =e e tích phân v : y e = x dx 61 Searchr fb :Tài Li u WRU  y e =x + c y = D NG 4: ph ng trình bernoully: y’ + p cách gi i:chia c v cho y’ +p đ t:Z=  Z’ = ( Z’ = (   y’ ta đ c: =q (*) y’ ) ) y’ thay vào (*) ta đ = D ng : ph y = q +p c: Z = q ng trình vi phân toàn ph n M(x,y)dx + N(x,y)dy =0 Cách gi i+ ch ng minh ptvp toàn ph n = +t n t i F(x,y) th a mãn B c1+tìm F = B c 2+ có C M x y =g N xy =N x y - M xy N xy +C +C 62 Searchr fb :Tài Li u WRU C  N xy - = =h F(x,y) = g +C ).dy +h +C ng trình vi phân c p khuy t x D NG 6:ph Cách gi i :đ t p = y’ => p’ = = p.dp Thay vào pt ban đ u tìm p sau tìm y D ng 7: ph ng trình vi phân c p khuy t y : Cách gi i :đ t p = y’  y’’ = p Vd: xy’’ + y’ = 4x (khuy t y) D ng : khuy t c x y D NG 9: ph ng trình vi phân c p thu n nh t y’’ + y’ + q(x) y = Cách gi i : Tìm ph ng trình đ c tr ng r2 + r + q(x) = TH1: pt đ c tr ng có nghi m phân bi t  Y = c1 + c2 v i r1 ,r2 nghi m c a pt TH2: pt đ c tr ng co nghi m kép  Y = c1 + c2 x 63 Searchr fb :Tài Li u WRU TH3:pt đ c tr ng có nghi m ph c r = a + bi  Y = eax (c1 cosbx + c2 sinbx ) D NG 10: ph ng trình vi phân n tính c p không thu n nh t y’’ + y’ + q(x) y = f(x) V i nghi m y = yc + yp +v i yc yp � CÁCH GI I : tìm pt đ c tr ng nh pt thu n nh t TH1: f(x) có d ng eax.pn(x) Tìm pt đ c tr ng +a không nghi m c a pt đ c tr ng => yp= eax.A(x) +a nghi m c a pt đ c tr ng => yp = x eax A(x) +a nghi m kép => yp = x2 eax A(x) TH2: f(x) có d ng : Pn(x)cos + Qn(x)sin Tìm pt đ c tr ng : + i  +) i  nghi m c a pt đ c tr ng Yp = x [A(x)cos + B(x)sin ] không nghi m c a pt đ c tr ng Yp = A(x)cos TH3 : f(x) có d ng “ + B(x)sin [ P n(x)cos + Qn(x)sin ]” Tìm pt đ c tr ng: +) không nghi m c a pt đ c tr ng: 64 Searchr fb :Tài Li u WRU  Yp = [A(x)cos + B(x)sin ] không nghi m c a pt đ c tr ng: +)  Yp = [A(x)cos + B(x)sin D NG 11 : BI N THIÊN H NG S ] LAPLACE y’’ + p(x).y’ + q(x).y = f(x) có yc = c1y1(x) + c2y2(x) có nghi m riêng b i yp = u1(x)y1 + u2(x)y2 v i u1(x) , u2(x) nghi m c a hpt: u y u y gi i theo pp th ,kh nh bình th ng D ng 12 : h pt vi phân n tính + ph ng pháp kh Rút y = +ph thay vào pt (2) ng pháp toán t vi phân D = Hpt Có x = => tìm pt đ c tr ng = > xp => xp’ D NG 13 : MA TR N 65 Searchr fb :Tài Li u WRU Cách gi i: B1: tìm pt đ c tr ng |A ậ I| = => Thay vào (A ậ I)x = => x ( x véc t riêng) +Giá tr riêng X’ = AX V véc t riêng ng v i giá tr  X(t) = v nghi m t m th ng CÁC TH c a ma tr n TH1,pt đ c tr ng |A ậ I| = có đ VD: nghi m th c phân bi t => d ng ma tr n Xét pt đ c tr ng |A ậ I| = = > Thay vào (A ậ I)x = +v i  T => ng t v i    =- ] ] => w2 =[ X1 = w1 X2 = w2 X(t) = X1 + X2 TH2 : Pt đ c tr ng có nghi m ph c  = ch n w1 =[ X(t) = v = (a+ bi) ( a.cosqt - b.sinqt ) + i [ V i X1= = p + qi (a.sinqt + b.cosqt) ( a.cosqt - b.sinqt ) 66 Searchr fb :Tài Li u WRU X2= [  (a.sinqt + b.cosqt) X(t) = X1 + X2 67 [...]...Searchr fb :Tài Li u WRU y= e Bài 14  ( = )dy = ( Dùng pp phân li bi n s ta đ y + dy = =x+ )dx c: dx +c Bài 18: y’ = 1  + = (1+  =  )- (1+ ) =1 + = (1+ ) (1- ) dx Dùng pp phân li bi n s ta đ c:  arctany = =  y =tan( -x +c -x +c) Bài 22 11 Searchr fb :Tài Li u WRU =4 yậy ; y(1) = -3 +) theo đ bài :  =(4 =4 yậy =(4 ậ1) y ậ1)dx Dùng pp phân li bi n s ta đ c: dx  ln |y| = = y=... ln(-y) Thay vào (*) ta có :  -3= -3= y=  ln(-3) = c  c =-ln3 = Bài 25 x = y ;y(1) = 1 ta có: x = y x = Dùng pp phân li bi n s ta đ y + yx = y c: 12 Searchr fb :Tài Li u WRU dx =  ln|y| = + ln|x| + c (*) Theo gi thi t y(1)=1 >0 ln|y|=ln|y| lân c n t i đi m 1 :y > 0 Thay vào (*) ta có : + ln|1| + c  c = -1 ln|1| = + ln|x ậ 1  ln|y| = y= y= Bài 27:  ; y(0) = 0 e dy = 6 e Dùng pp phân li bi... dx c d x + c) (*) i u ki n ban đ u y(0) = 0 Thay vào (*) ta đ c: 13 Searchr fb :Tài Li u WRU  0 = ln(3 e + c) => c = -2 =>y = ln(3 e - 2) Bài 28 = cos y 2 ; y(4) = Theo đ bài 2  = cos y 2 = tany = tany = =cos y.dx +c +c y = arctan( + c) (*) i u ki n ban đ u : y(4) = Thay vào (*) ta đ = arctan( c: + c) => c = -1  y = arctan( - 1) Bài t p trang 89 Bài 3: y’ + 3y = 2x e  + 3y = 2x e (PTVPTT c p... e  Dx [ y e ta đ = 2x e =e c: e =2x tích phân 2 v : y e =  y e x dx =x y = + c Bài 6: Xy’ +5y = 7  + = 7x =e x Nhân 2 v v i x + ; y(2) = 5 (PTVPTT c p 1) e =e x = 7x x =e ta đ c: =x 15 Searchr fb :Tài Li u WRU  x +  Dx [ y x x =7 x =7 x tích phân 2 v : y x =  y x y = x dx =x + c (*) i u ki n ban đ u : y(2) = 5 Thay vào (*) ta đ c: c = 32 5 =  y= bài 7 : 2xy’ + y = 10  +  2x = =e + y = 10... cosx tích phân 2 v : y y y = = = cosx dx + c c 22 Searchr fb :Tài Li u WRU đi u ki n ban đ u: y(2 ) = 0  0=  c =0 y = c bài 22 : y’ = 2xy + 3x e 2xy = 3x e  =e e  Dx [ y e y(0) = 5 (PTVPTT c p 1) x x e e Nhân 2 v v i  ; =e 2xy e = 3x ta đ =e = 3x e e c: tích phân 2 v : y e y e y = = x dx =x + c đi u ki n ban đ u : y(0) = 5 5= => c =5 23 Searchr fb :Tài Li u WRU y = Bài t p trang 114 Bài 2 :... Thay vào * ta đ x +v =   c: +v x = =  = ln |x| + c Hay: = ln |x| + c 24 Searchr fb :Tài Li u WRU  y = x ln x c Bài 8: y’ = xy +  = ( chia 2 v cho + +đ t v = => (*) =  y =x.v  Thay vào (*) ta đ x +v c: x +v = v +  x =  =  = ln |x| + c v = -ln(-ln |x| + c) Hay: = -ln(-ln | | + c)  y = - x.ln(c - ln | | ) 25 Searchr fb :Tài Li u WRU Bài 10: xy  = +3 = +đ t v = (*) => =  y =x.v  x +v Thay vào... Hay:  = 26 Searchr fb :Tài Li u WRU y = Bài T p Trang 198 Bài 1 : y’’ ậ 4y = 0 +ta có pt đ c tr ng -4=0 r= 2 =>nghi m t ng quát : y(x) = + Bài 3 : y’’ + 3y’ ậ 10y = 0 +ta có pt đ c tr ng r r =>nghi m t ng quát : y(x) = - 3r = 0  + Bài 5 : y’’ + 6y’ + 9y = 0 +ta có pt đ c tr ng - 6r + 9= 0  = = -3 =>nghi m t ng quát : y(x) = 27 Searchr fb :Tài Li u WRU Bài 6 : y’’ + 5y’ + 5y =o +ta có pt đ c tr... + =  Dx [ y ta đ = c: =5 tích phân 2 v : = y y  y = y = dx x +c bài 11 : xy’ + y = 3xy ;  =3xy ậ y  =y(3x ậ 1) y(1) = 0 (3x ậ 1)  =  - (3 ậ =e )y = 0 (PTVPTT c p 1) e =e = e 17 Searchr fb :Tài Li u WRU Nhân 2 v v i - (3 ậ e  e  e  Dx [ y ta đ = e )y e - (3 e =0 e =0 c: )y =0 tích phân 2 v : y  y e = = dx +c y = đi u ki n ban đ u : y(1) = 0 => c = 0 y = Bài 16 : y’ = (1 - y)cosx ;  =... Li u WRU  e + ycosx e  Dx [ y e tích phân 2 v : y e = y e  y e = e y = = cosx e cosx e = e = cosx e dx +c đi u ki n ban đ u : y( d sinx =22= => c=1  y= bài 18: xy’ = 2y + cosx x - 2y = cosx  - y= cosx =e cosx e =e = 19 Searchr fb :Tài Li u WRU Nhân 2 v v i  - y  Dx [ y ta đ = = c: cosx = cosx tích phân 2 v : y  y y= = cosx dx = sinx +c sinx +c ) bài 19 : y’ + ycotx = cosx + ycotx = cosx... cosx sinx  Dx [ y sinx tích phân 2 v : = cosx sinx 20 Searchr fb :Tài Li u WRU y sinx = cosx sinx dx  y sinx =  y sinx = cosx d sinx + c y = bài 20 : y’ = 1+ x +y +xy   ; y(0) = 0 =( 1+ x ) + y( x + 1 ) =  = x x dx y Dùng pp phân li bi n sô ta đ  ln |y+1| = x + c: x dx +c  y +1 = e  y =e i u ki n ban đ u : y(0) = 0 => c=0 21 Searchr fb :Tài Li u WRU =>y =e Bài 21 xy’ = 3y + cosx ; x =

Ngày đăng: 13/10/2016, 19:39

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan