Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Математика. Дифференциальные уравнения

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
833.93 Кб
Скачать

11.16.а) y′′+ 2xy2 = 0,

11.17.а) 2xyy′′= y2 +1,

11.18.а) y′′− xy1 = x(x 1),

11.19.а) y′′′+ y′′tgx =sec x,

11.20.а) y′′−2 yc tgx =sin3 x,

11.21.а) y′′+ 4 y′= 2x2 ,

11.22.а) xy′′− y′= 2x2ex ,

11.23.а) x( y′′+1) + y′= 0,

11.24.а) y′′+ 4 y′ = cos 2x,

11.25.а) y′′+ y′=sin x,

11.26.а) x2 y′′= y2 ,

11.27.а) 2xyy′′= y2 4,

11.28.а) y′′′xln x = y′′,

11.29.а) y′′c tgx + y′ = 2,

11.30.а) (1+ x2 ) y′′= 2xy,

б) y′′+ 2 y2 = 0. 1y

б) y′′(1+ y) =5y2 .

б) y′′(2 y +3) 2 y2 = 0.

б) 4 y′′2 =1+ y2 . б) 2 y2 =( y 1) y′′. б) 1+ y2 = yy′′. б) y′′+ yy3 = 0. б) yy′′− y2 = 0.

б) yy′′− y2 = y2 ln y.

б) y (1ln y) y′′+(1+ln y) y2 = 0.

б) y′′(1+ y) = y2 + y. б) y′′= yy.

б) y′′=1+2y2 .

б) yy′′−2 yyln y = y2 .

б) y′′= 1y .

Задача 12. Найти решение задачи Коши.

12.1. y′′+3y′+ 2 y = 0, y(0) =1,

y(0) = −2.

12.2. y′′− y′−2 y = 0, y(0) = −1,

y(0) =3.

12.3. 5y′′+3y′= 0, y(0) = 4, y(0) =1.

12.4. y′′−5y′+6 y = 0, y(0) = 0,

y(0) =5.

101

12.5. y′′+ y′−2 y = 0, y(0) = 2,

y(0) = −2.

12.6. y′′− y′−12 y = 0, y(0) = 2,

 

y(0) = 0.

12.7. y′′+ y′−6 y = 0, y(0) =3,

y(0) = −1.

12.8. y′′−49 y = 0, y(0) = −5, y(0) = 2.

12.9. y′′−5y′+ 4 y = 0, y(0) = 0,

 

y(0) = −4.

12.10. y′′−6 y′+8y = 0, y(0) =5,

y(0) =1.

12.11. 4 y′′−8y′+3y = 0, y (0) = 2,

y(0) = 0.

12.12. y′′−3y′−10 y = 0, y(0) = −3,

y(0) = 2.

12.13. y′′−4 y′−21y = 0, y(0) = 0,

y(0) = 4.

12.14. 2 y′′+3y′+ y = 0, y(0) =1,

y(0) =1.

12.15. y′′+ 4 y′= 0, y(0) = −3, y(0) = −1.

12.16. y′′−10 y′+ 21y = 0, y(0) = 2,

y(0) = 0.

12.17. y′′−25y = 0, y(0) = −1, y(0) = 2.

12.18. y′′−7 y′−8y = 0, y(0) = 0,

y(0) = −3.

12.19. y′′−3y′−4 y = 0, y(0) = 2, y(0) = −4.

12.20.

y′′−10 y′+16 y = 0, y(0) = 0,

y(0) = 7.

12.21.

y′′−3y′−18y = 0, y (0) = −2,

y(0) =1.

12.22.

y′′−2 y′−15y = 0, y(0) =3,

y(0) = 2.

12.23.

y′′−5y′= 0, y(0) =1, y(0) = 4.

12.24.

y′′−7 y′+6 y = 0, y(0) = −2,

y(0) = −3.

12.25.

y′′+6 y′+8y = 0, y(0) =1, y(0) = −2.

12.26.

y′′−16 y = 0, y (0) = −2, y(0) = 2.

12.27.

4 y′′+8y′−5y = 0,

y(0) =3,

y(0) = 0.

12.28.

9 y′′+3y′−2 y = 0,

y(0) = 2,

y(0) =1.

102

12.29.

6 y′′+7 y′−3y = 0, y (0) = 0,

y(0) = 4.

12.30.

4y′′−8y′+3y = 0, y(0) = 2,

y(0) = 0.

Задача 13. Найти общее решение уравнений.

13.1.а) y′′−10 y′+ 25y = 0,

13.2.а) y′′+ 4 y′+ 4 y = 0,

13.3.а) y′′−6 y′+9 y = 0,

13.4.а) 4 y′′−12 y′+9 y = 0,

13.5.а) y′′−8y′+16 y = 0,

13.6.а) 9 y′′−30 y′+ 25y = 0,

13.7.а) y′′+8y′+16 y = 0,

13.8.а) 25y′′−10 y′+ y = 0,

13.9.а) y′′+12 y′+36 y = 0,

13.10.а) y′′−2 y′+ y = 0,

13.11.а) 16 y′′+ 24 y′+9 y = 0,

13.12.а) y′′+14 y′+ 49 y = 0,

13.13.а) 9 y′′+6 y′+ y = 0,

13.14.а) y′′+6 y′+9 y = 0,

13.15.а) 49 y′′+70 y′+ 25y = 0,

13.16.а) y′′−4 y′+ 4 y = 0,

13.17.а) 4 y′′+12 y′+9 y = 0,

13.18.а) 9 y′′+30 y′+ 25y = 0,

13.19.а) 16 y′′−24 y′+9 y = 0,

13.20.а) y′′−10 y′+ 25y = 0,

13.21.а) 64 y′′+16 y′+ y = 0,

13.22.а) 25y′′−70 y′+ 49 y = 0,

13.23.а) 9 y′′−24 y′+16 y = 0,

б) y′′+ 4 y = 0.

б) y′′−4 y′+13y = 0. б) y′′+9 y = 0.

б) y′′+ 2 y′+5y = 0.

б) y′′+144 y = 0.

б) y′′+ 2 y′+17 y = 0. б) y′′−4 y′+ 20 y = 0. б) y′′−4 y′+5y = 0. б) y′′+ 25y = 0.

б) y′′+ 4 y′+13y = 0. б) y′′+ 2 y′+10 y = 0. б) y′′+ 4 y′+ 20 y = 0. б) y′′+ y = 0.

б) y′′+ 4 y′+8y = 0. б) y′′+64 y = 0.

б) y′′+10 y′+ 29 y = 0. б) y′′−6 y′+34 y = 0. б) y′′−4 y′+13y = 0. б) y′′+6 y′+13y = 0. б) y′′−4 y′+53y = 0. б) y′′+ 2 y′+5y = 0.

б) y′′+ 256 y = 0.

б) y′′+6 y′+ 25y = 0.

103

13.24.

а) 4 y′′+ 4 y′+ y = 0,

б)

y′′+6 y′+34 y = 0.

13.25.

а) 9 y′′+12 y′+ 4 y = 0,

б)

y′′−2 y′+10 y = 0.

13.26.

а) 4 y′′+ 20 y′+ 25y = 0,

б)

y′′+144 y = 0.

13.27.

а) 25y′′+30 y′+9 y = 0,

б)

y′′−2 y′+17 y = 0.

13.28.

а) 36 y′′+12 y′+ y = 0,

б)

y′′−10 y′+ 29 y = 0.

13.29.

а) y′′−18y′+81y = 0,

б) 4 y′′+9 y = 0.

13.30.

а) 4 y′′−44 y′+121y = 0,

б)

y′′−4 y′+8y = 0.

Задача 14. Найти общее решение дифференциальных уравнений.

14.1.1) y′′′−3y′′=3x + x2

2)y′′′+3y′′−4 y′ =(x +1)ex

3)y′′−4 y′+ 4 y = e2 x sin 5x

14.2.1) y′′−6 y′+9 y = 2x2 + x +3

2)2 y′′′− y′′− y′= 4xe2 x

3)y′′+ 49 y = 2cos 7x 3sin 7x

14.3.1) 3y′′′− y′′ = 6x 1

2)y′′′+6 y′′+9 y′=(x 1)e3x

3)y′′−4 y′+ 4 y = −e2 x sin 6x

14.4.1) y′′′−5y′′+6 y′=(x 1)2

2)y′′′−7 y′′=5xex

3)y′′+ 2 y′=10ex (sin x +cos x)

14.5.1) y′′′+ y′′−2 y′= −8x3

2)y′′′−3y′′+ 2 y′ =(12x)ex

3)y′′+ 2 y′+5y = −xsin 2x

104

14.6.1) y′′′−13y′′+12 y′ = x 1

2)y′′′+ y′′−6 y′=(20x +14)e2 x

3)y′′−4 y′+ 4 y = e2 x sin 3x

14.7.1) y′′′−2 y′′= −6( x +1)

2)y′′′−4y′′+3y′= −4xex

3)y′′+6 y′+13y = e3x cos5x

14.8.1) y′′−6 y′+8y =3x2 + 2x +1

2)y′′′+ y′′−12 y′=(16x + 22)e4 x

3)y′′+ 4 y = 2cos 2x +3sin 2x

14.9.1) yIV 2y′′′+ 2 y′′= 48x2

2)y′′′+3y′′=(40x +58)e2 x

3)y′′−4 y′+ 4 y = −e2 x sin 4x

14.10.1) y′′′− y′′−4 y′+ 4 y = x2 +3

2)y′′′−5y′′+8y′−4 y = e2 x

3)y′′+ 2 y′ =3ex (sin x +cos x)

14.11.1) yIV + 2 y′′′+ y′′= 2 3x2

2)y′′′−3y′′+ 2 y′=(x2 + x)e3x

3)y′′+ y = 2cos3x 3sin 3x

14.12.1) y′′+ 2y′+ 2 y = 2x2 +8x +8

2)y′′′+ y′′ =(14x)e2 x

3)y′′+ y = 2cos x

14.131) y′′+8y′+16 y =16x2 16x +66

2)y′′′−6 y′′+9 y′= 4xe3x

3)y′′+ 2 y′ = 6ex (sin x +cos x)

105

14.14.1) y′′′+ y′′= 49 24x2

2)y′′′− y′′− y′+ y =(3x +7)e2 x

3)y′′+9 y = 6cos3x

14.15.1) yIV 3y′′′+3y′′− y′= x 3

2)y′′′+ 4 y′′+3y′= 4(1x)ex

3)y′′−6 y′+ 25y = 2sin x +3cos x

14.16.1) y′′′− y′= x2 + x

2)y′′′−3y′′− y′+3y =(4 8x)ex

3)y′′+6 y′+10 y =80ex cos x

14.17.1) yIV y′′′=5(x + 2)2

2)y′′′+ y′′−2 y′ =(6x +5)ex

3)y′′−4 y′+13y = e2 x cos3x

14.18.1) y′′+12 y′= 6x2 + 2x +1

2)y′′′+ 2 y′′+ y′ =(18x + 21)e2 x

3)y′′+9 y =12cos3x

14.19.1) y′′−2 y′+5y =5x2 +6x 12

2)y′′′−3y′−2 y = −4xex

3)y′′−4 y′+ 4 y = e2 x sin 6x

14.20.1) y′′′+3y′′+ 2 y′=3 + 2x + x2

2)y′′′+3y′′+ 2 y′=(12x)ex

3)y′′−9 y′+18y = 26cos x 8sin x

14.21.1) yIV + 2 y′′′+ y′′=12x2 6x

2)y′′′− y′′−2 y′=(6x 11)ex

3)y′′−2 y′+37 y =36ex cos6x

106

14.22.1) y′′′+ y′′=5x2 1

2)y′′′−2 y′′+ y′=(2x +5)e2 x

3)y′′+ 2y′+5y = −8ex sin 2x

14.23.1) y′′−3y′+ 2 y = 2x3 30

2)y′′′+3y′′−10 y′= xe2 x

3)y′′−3y′+ 2 y = −sin x 7 cos x

14.24.1) y′′′−13y′′+12 y′=18x2 39

2)y′′′−2 y′′−3y′= xe3x

3)y′′+ 2 y′ = 4ex (sin x +cos x)

14.25.1) yIV + 2 y′′′+ y′′= 4x2

2)y′′′−4 y′′+5y′−2 y =(16 12x)ex

3)y′′+ 2 y′+5y = −17sin 2x

14.26.1) y′′′+3y′′+ 2 y′=3x2 + 2x

2)y′′′−3y′′+ 4 y =(18x 21)ex

3)y′′+16 y = 2cos 4x +3sin 4x

14.27.1) y′′′− y′= x2 + x

2)y′′′−3y′+ 2 y =(4x +9)e2 x

3)y′′−4 y′+8y = ex (5sin x 3cos x)

14.28.1) 5y′′+9 y′−2 y = x3 2x

2)y′′′+ 4 y′′+5y′+ 2 y =(12x +16)ex

3)y′′+ 25y =5sin 5x + 4cos5x

14.29.1) y′′′− y′=3x2 2x +1

2)y′′′−2 y′′+ y′=(2x +5)e2 x

3)y′′+ y = 2cos 7x 3sin 7x

107

14.30.1) yIV + 4 y′′′+ 4 y′′= x x2

2)y′′′+ 4 y′′+ 4 y′= xe2 x

3)y′′+ 2 y′+5y = −2sin x

Задача 15. По заданным корням характеристического уравнения записать вид общего решения линейного неоднородного дифференциального уравнения.

15.1.

k1

= 0, k2

= 2, k3,4

= ±2i

а)

f (x) =

б) f (x) =

 

 

 

 

 

 

15.2.

k1

=1, k2,3

= 2 ±3i

а)

f (x) =

б) f (x) =

 

 

 

 

 

 

15.3.

k1

= −2, k2 = 2, k3,4 =1

а)

f (x) =

б) f ( x) =

 

 

 

 

 

 

15.4.

k1

=i, k2 = −i, k3,4 = ±3

а)

f (x) =

б) f (x) =

 

 

 

 

 

 

15.5.

k1,2,3 = −1, k4,5 = 2

а)

f (x) =

б) f (x) =

 

 

 

 

 

 

15.6.

k1,2

= −2 ±i, k3,4 = 2 ±i

а)

f (x) =

б) f (x) =

 

 

 

 

 

 

15.7.

k1,2

= 0, k3,4 =1±

4i

а)

f (x) =

б) f (x) =

 

 

 

 

 

 

15.8.

k1

= 0, k2

=1, k3,4

=3 ±i

а) f (x) =

 

 

 

 

 

 

б) f (x) =

15.9.

k1

= −3, k2 = 2, k3

=5

а)

f (x) =

б) f (x) =

 

 

 

 

 

 

3sin 2x + 4 ; e2 x (3x +5). 2sin 3x +е2 х ; x2ex .

e2 x cos x + х ;

5xe2 x

2sin x 5cos x ; e2 x (8x +3) 2.

e2 x (2sin 2x +cos 2x) ; 4xex 3.

e2x (cos x 3sin x) ; 2(1x) +е2 х.

3sin 4x +cos3x ; x2 4x + 4.

e3x sin x ; 5x2 +e2 x .

2sin 2x 3cos 2x; (x 5)2 2е3х.

108

15.10.

k1

= 4i, k2

= −4i, k3,4

=5

а)

f (x) = 2sin x +cos 4x ;

 

 

 

 

 

 

 

б)

f (x) = x2 25.

15.11. k1,2,3 =3, k4,5

= ±5i

 

а) f (x) = e3x (2x 3) ;

 

б)

f ( x) = ex cos5x +3.

 

 

 

 

 

 

 

15.12.

k1,2

= −6 ±i, k3,4 = 0

 

а)

f (x) = 2cos x +7sin 6x ;

 

б) f (x) = 6(1x2 ).

 

 

 

 

 

 

 

15.13.

k1

= −3, k2

= 0, k3,4 = ±7i

а)

f (x) = −3cos7x;

 

 

 

 

 

 

 

б) f (x) = e2 x (3x +5) +ех.

15.14.

k1

= 0, k2,3

=

3 ±5i

 

а)

f (x) = 2e3x sin 5x ;

 

б) f (x) = x3ex е3х.

 

 

 

 

 

 

 

15.15.

k1

= 0, k2 = 2, k3,4 =1

а)

f (x) = x +cos x ;

б) f (x) =5xe2 x .

 

 

 

 

 

 

 

15.16.

k1

=3i, k2

= −3i, k3,4

= ±1

а)

f (x) = 2sin x 5cos x;

 

 

 

 

 

 

 

б) f (x) = ex (x +3) .

15.17.

k1,2,3 = −3, k4,5 = 0

 

а) f (x) = e3x (2sin x +cos x);

 

б) f (x) = 4x +1

 

 

 

 

 

 

 

15.18. k1,2

=1± 2i, k3,4 = −1± 2i

а)

f (x) = ex (cos 2x +sin 2x);

б) f (x) =(2 x)3 .

 

 

 

 

 

 

 

15.19.

k1,2

= 0, k3,4

= ±4i

 

а)

f (x) =3sin 4x;

 

б) f (x) =(x2 4x + 4)e4 x .

 

 

 

 

 

 

 

15.20. k1

= −3, k2

=

2, k3 = 0

а)

f (x) = 2sin 2x +3cos x;

б) f (x) =(x 2)2 .

 

 

 

 

 

 

 

109

15.21.

k1

= −2, k2

=1, k3,4

=

3 ± 4i

а)

f (x) = e3x cos 4x;

б)

f (x) =5x .

 

 

 

 

 

 

 

15.22. k1

= −4, k2

= 0, k3,4

=

5

а)

f (x) = 2sin x +e5x ;

б) f (x) = x2 25 .

 

 

 

 

 

 

 

15.23. k1,2,3 = −1, k4,5

=3

 

 

а) f (x) = e3x (2x 3);

 

 

б)

f (x) = ex cos5x .

 

 

 

 

 

 

 

15.24.

k1,2 = −4 ±i, k3,4 = 0

 

а)

f (x) = 2cos x +7sin x;

 

б) f (x) = 6(1x2 ) .

 

 

 

 

 

 

 

15.25.

k1

= 0, k2,3 = ±4i

 

 

а)

f ( x) =5cos 4x 3 ;

 

 

б) f (x) = e4 x (2x +5).

 

 

 

 

 

 

 

15.26.

k1

= −3, k2,3 =

2 ±5i

 

а)

f (x) = 2sin 5x +е2 х ;

 

б) f (x) = x2e3x .

 

 

 

 

 

 

 

15.27.

k1,2 = ±5, k3,4

= 2

 

 

а) f (x) = e2 x cos5x + 2 ;

 

 

б) f ( x) =8xe2 x .

 

 

 

 

 

 

 

15.28.

k1

= 2i, k2

= −2i, k3,4

= ±7 а)

f (x) = 2sin 2x 5cos 2x ;

 

 

 

 

 

 

 

б) f (x) = 7e2 x 2x 1.

15.29.

k1,2,3 = −3, k4,5

=3

 

 

а)

f (x) = e3x (sin 3x cos3x) ;

 

 

б) f (x) = 6xe3x 3.

 

 

 

 

 

 

 

15.30.

k1,2 = −2 ±

3i, k3,4 = 2

 

а) f (x) = e2x (cos x 3sin x) ;

 

б) f (x) = 2(4 x2 ) +9е2 х.

 

 

 

 

 

 

 

110