Задание 2.6. Решить уравнения, применяя метод неопределённых коэффициентов.
Вар. | Уравнение | Вар. | Уравнение |
2.6.1. | . | 2.6.16. | . |
2.6.2. | . | 2.6.17. | . |
2.6.3. | . | 2.6.18. | . |
2.6.4. | . | 2.6.19. | . |
2.6.5. | . | 2.6.20. | |
2.6.6. | . | 2.6.21. | . |
2.6.7. | . | 2.6.22. | . |
2.6.8. | . | 2.6.23. | . |
2.6.9. | . | 2.6.24. | . |
2.6.10. | . | 2.6.25. | . |
2.6.11. | . | 2.6.26. | . |
2.6.12. | . | 2.6.27. | . |
2.6.13. | . | 2.6.28. | |
2.6.14. | . | 2.6.29. | . |
2.6.15. | . | 2.6.30. |
Для линейного неоднородного уравнения найти общее решение, используя метод неопределенных коэффициентов для нахождения частного решения.
Вар. | Вар. | ||
2.6.31. | . | 2.6.46. | . |
2.6.32. | . | 2.6.47. | . |
2.6.33. | . | 2.6.48. | . |
2.6.34. | . | 2.6.49. | . |
2.6.35. | . | 2.6.50. | . |
2.6.36. | . | 2.6.51. | . |
2.6.37. | . | 2.6.52. | . |
2.6.38. | . | 2.6.53. | . |
2.6.39. | . | 2.6.54. | . |
2.6.40. | . | 2.6.55. | . |
2.6.41. | . | 2.6.56. | . |
2.6.42. | . | 2.6.57. | . |
2.6.43. | . | 2.6.58. | . |
2.6.44. | . | 2.6.59. | . |
2.6.45. | . | 2.6.60. | . |
2.7. Применение дифференциальных уравнений 2-го порядка для
решения геометрических задач
Из курса математического анализа известно, что производная функции применяется для исследования геометрических свойств линий, а именно: выпуклость (вверх и вниз) и кривизна линии. Кривизна линии характеризует скорость вращения касательной к кривой при движении точки по кривой.
Пусть есть угол, на который поворачивается касательная при переходе из точки кривой линии в точку , а − длина части кривой между названными точками. Тогда величина выражает среднюю кривизну дуги . Величина = называется кривизной кривой , а величина радиусом кривизны кривой в точке .
|
|
Для окружности кривизна величина постоянная и равна , где – радиус окружности. Чем меньше радиус, тем больше кривизна. Последнюю формулу легко получить из того, что длина любой дуги окружности равна , где − радиус окружности, – центральный угол, опирающийся на дугу (центральный угол, опирающийся на дугу окружности равен углу между касательными, проведенными к дуге окружности в её концах).
На рис.2.1 показана окружность радиуса для точки кривой. Учитывая смысл предельного перехода, заметим, что кривую в окрестности точки можно заменить соприкасающейся окружностью радиуса . Центр этой окружности располагается на нормали кривой в данной точке, причём в той же полуплоскости относительно касательной, что и рассматриваемая кривая.
В математическом анализе для вычисления кривизны линии в каждой её точке получена формула = . Это значит, что радиус кривизны = .
Известно, что для линий, выпуклых вниз, производная >0. Для таких линий и , что согласуется с чертежом. Соответственно, для линий, выпуклых вверх − и . Учитывая замеченное свойство кривых линий, удобно определить проекцию радиуса кривизны на ось формулой = , что отражает направление радиуса кривизны вдоль нормали кривой для рассматриваемой точки.
|
|
Пример 2.12. Найти уравнение линии, для которой проекция радиуса кривизны на ось равна 1.
Решение. 1) Учитывая условие задачи: =1, запишем дифференциальное уравнение, соответствующее требуемым геометрическим свойствам линии или .
2) Дифференциальное уравнение решаем способом понижения порядка, принимая = . Тогда . Перепишем уравнение , или . Интегрируя это уравнение, получаем , или .
3) Так как = , из выражения следует . Учитывая, что = , получим уравнение . При вычислении интеграла левой части применяем способ замены переменных. В результате получим .
Замечание. Выражение общего решения можно преобразовать к виду более удобному для применения в задачах Коши .
Ответ., или .
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 656; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!