ВУЗы и колледжи
Как найти аналитическое решение Неоднородного ДУ порядка выше 1, в случае если частное решение не подбирается .
Скажем мне нужно решить y``+p(x)y`+q(x)y=r(x) аналитически в общем виде, с условиями ( ясное дело ) y(0)=y0 y`(0)=a0, как это делать если оно никаким образом не сводится к ДУ первого порядка ( не допускает понижение степени ) и q(x) не равно 0 ( т. е. решение нельзя просто найти составлением характеристического многочлена )
Для непостоянных коэффициентов общего метода нет.
Но в любом случае, т. к. уравнение линейное, для него сработает метод вариации постоянных, и не придется подбирать частное решение.
Вопрос в том, как найти два линейно-независимых решения однородного уравнения, поэтому дальше буду говорить только о нем.
1) Удачная замена (метод пристального всматривания):
Несколько примеров:
а) Можете попробовать искать решение в виде y(x) = z(f(x)). Тогда вы перейдете к уравнению для z(f), и можно попробовать подобрать f(x) такое. чтобы уравнение стало проще.
б) Можете попробовать искать решение в виде y(x) = f(z(x)). Тогда вы перейдете к уравнению для z(f), и можно попробовать подобрать f(z) такое. чтобы уравнение стало проще.
Например, такая замена при f(z) = exp(z) вообще понизит вам порядок уравнения на 1 (это следствие однородности).
в) Можете так же попробовать замену вида: y(x) = K(x) z(x), и перейти к уравнению для z. K можете подобрать таким, чтобы уравнение упростилось.
В частности, если в качестве K взять одно из решений однородного уравнения, то такой заменой вы понизите порядок и найдете второе независимое решение.
2) Обобщенный метод Лапласа. Он применим для уравнений весьма специального вида, но, быть может, вы сможете удачной заменой привести уравнение к такому виду.
Суть метода в том, что фунцкия y(x) ищется в виде интегрального разложение по экспоненте exp(xz), где интеграл по z берется по какому-то неизвестному контуру в комплексной плоскости. Вся фишка в том, чтобы выбрать подходящий контур.
3) Искать решение в виде ряда. Степенного, или любого другого.
4) Применить теоретико-групповой метод (группы Ли) для поиска точечных симметрий уравнения. Если вам повезет, и они (симметрии) найдутся, то каждая такая позволит вам понизить порядок (к слову, замены, которые я привел в пример - это тоже использование симметрий уравнение: линейности и однородности).
5) Заменой: y' = z, z' = y'' = r - p y' - q y перейти к системе линейных уравнений. Это полностью эквивалентно исходному уравнению, но там вы можете иногда удачнее применить все указанные ранее способы, чем в исходном виде (как повезет, как увидите).
Удачи.
Но в любом случае, т. к. уравнение линейное, для него сработает метод вариации постоянных, и не придется подбирать частное решение.
Вопрос в том, как найти два линейно-независимых решения однородного уравнения, поэтому дальше буду говорить только о нем.
1) Удачная замена (метод пристального всматривания):
Несколько примеров:
а) Можете попробовать искать решение в виде y(x) = z(f(x)). Тогда вы перейдете к уравнению для z(f), и можно попробовать подобрать f(x) такое. чтобы уравнение стало проще.
б) Можете попробовать искать решение в виде y(x) = f(z(x)). Тогда вы перейдете к уравнению для z(f), и можно попробовать подобрать f(z) такое. чтобы уравнение стало проще.
Например, такая замена при f(z) = exp(z) вообще понизит вам порядок уравнения на 1 (это следствие однородности).
в) Можете так же попробовать замену вида: y(x) = K(x) z(x), и перейти к уравнению для z. K можете подобрать таким, чтобы уравнение упростилось.
В частности, если в качестве K взять одно из решений однородного уравнения, то такой заменой вы понизите порядок и найдете второе независимое решение.
2) Обобщенный метод Лапласа. Он применим для уравнений весьма специального вида, но, быть может, вы сможете удачной заменой привести уравнение к такому виду.
Суть метода в том, что фунцкия y(x) ищется в виде интегрального разложение по экспоненте exp(xz), где интеграл по z берется по какому-то неизвестному контуру в комплексной плоскости. Вся фишка в том, чтобы выбрать подходящий контур.
3) Искать решение в виде ряда. Степенного, или любого другого.
4) Применить теоретико-групповой метод (группы Ли) для поиска точечных симметрий уравнения. Если вам повезет, и они (симметрии) найдутся, то каждая такая позволит вам понизить порядок (к слову, замены, которые я привел в пример - это тоже использование симметрий уравнение: линейности и однородности).
5) Заменой: y' = z, z' = y'' = r - p y' - q y перейти к системе линейных уравнений. Это полностью эквивалентно исходному уравнению, но там вы можете иногда удачнее применить все указанные ранее способы, чем в исходном виде (как повезет, как увидите).
Удачи.
Вероника Вещеватых
Тут речь не о частности, а все таки об общем решении, я своими не особо сильными мозгами лишь смог привести пока общее такое уравнение к виду t''(x)-w(x)t(x)=0 ( 5 замен и решить несколько линейных ду по пути ) и у меня по аналогии с уравнениями 5 степени возникает все таки вопрос, значит ли неразрешимость группы ли общую аналитическую неразрешимость . И вообще если такое уравнение неразрешимо с помощью интегралов и дифференциалов неразрешимо, разве нет таких преобразований, с помощью которых можно его решить ?
Похожие вопросы
- Найти общее решение системы ду.
- Как найти частное решение линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка????
- 1.Найдите решение задачи Коши 2.Найдите общее решение ур-я 3.Найдите частные решения ур-я 4. Найдите общее решение ур-я
- Кто понимает математику, помогите пожалуйста! Найти общее решение дифференциального уравнения и частное решение
- Найти частное решение дифференциального уравнения, удовлетворяющее начальным условиям:
- Найти приближенно частное решение дифференциального уравнения
- Найти частное решение линейного однородного дифференциального уравнения, удовлетворяющее условиям y(x0) = 3, y′(x0) = 0
- Найти частное решение дифференциального уравнения xy"-2y'+2y'√y'=0 x=1 y=0 y'=1/4
- помогите найти частное решение дифференциального уравнения xy'+y=x+1 при y=3, x=2
- Найти частные решения дифференциальных уравнений. Найти общее решение дифференциальных уравнений.