2022常微分方程丁同仁李承志第二版第一章答案.docx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《2022常微分方程丁同仁李承志第二版第一章答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022常微分方程丁同仁李承志第二版第一章答案.docx(41页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、2022常微分方程丁同仁李承志第二版第一章答案篇一:常微分方程教程(丁同仁、李承治第二版)第四章 奇解 第四章 奇解 习题4-1 1求解下列微分方程: (1).2y?p2?4px?2x2,(p?解:y? p22 dydx ); ?2px?x2 dp p?pdp?2p?2x?2x dp?(p?2x)dp?(p?2x)?0?(p?2x)(?1)?0. a.p?2x?0?p?2x(特解)?y?2x2?4x2?x2?x2(特解)b.dp?1?0? x2 2 dp?1?p?x?C?y? (?x?C)?2(?x?C)x?x2?y? 2 ?Cx?12C(通解) dy dx (2).y?pxlnx?(xp)2
2、,(p?(lnx?2xp)(xdp?p)?0. ); dp22解:p?xlnxdp?p(lnx?1)?2xp?2xpxa.lnx?2xp?0?lnx?2xp?p?ln2xxlnx2lnx?y?lnxlnx?x(?2x2x)?y?2? 2 ln2x 4 x ?ln42 b.xxdp?p?0?p?y?Clnx?C2 C ?y? C2 xlnx?(xC) (3).2xp?2tany?p3cos2y.解:x?1tany?x?qtany? cos2y2q2 p2cos2y ,令q? 1? dx, , 2cosy(?siny) 2q 2 2 2 q?tanydq?qsecy?2?tanydqdy?qtan
3、y? y ?cos3 q 2 dq?cosysiny q 22 y ?cos3 q dqdy ?0 cosydq ?tany(dq?qtany)?(dy?qtany)?0dyq3cosy?(dq?qtany)(tany?q3)?0 2 a.dqdy?qtany?0?b.tany? 2 dq dy ?qtany?q?Ccosy?x?Csiny? 3 cos3y2C2 cos2yq ?0?q? 2 2 ?q? cosy ysin?x? cosy sintany? cos2t2 cosysin3y y 33 ?sin3y?2siny?2siny 2用参数法求解下列微分方程: 2 (1)2y2?5(d
4、y)?4dx 解:令y?由p? dy 2225cost,p?sint dy 25 25 sint,y?2cost,p? 255 sint,?x?, ? a.当sint?0?dx?y?2sint ? d(2cost) 25 ? 22sintdt 25 sint ? dt?x? dt?C (?x?C)?2cos(?x?C) b当sint?0?cost?1?y?(2).x2?3( dy2 )?1.dx sht et?e?tet?e?t ,cht?,sht? 22 解:令x?cht,p? dyshtshtshtsh2t ?dy?dx?d(xht)?dtdx333故 y? sh2t1 ?C 81 2t?
5、2t(e?e?2)d(2t)?C? 811t?(sh2t?)?C 24 22 (3).(dy)?y?x?0.dx (e2t?e?2t?4t)?C 解:令x?u,p?v,y?u2?v2,dy?pdx2udu?2vdv?vdu?(2u?v)du?2vdv? dv du ? 2u?v2v ? uv 2 2?u v2u齐次方程 令v?t,u?vt,? dv ?t?1? 2 2t?1 2t?1? tdv?vdt? 2dvv dt ?t?vdv?dt ?vdv? 2?2t2?t 2t?1 ? 2t?12?2t2?t dt lnv? 2t?1 ?C 2?2t2?t 2t?1 ?2dt?C 2t?t?2 ?
6、2t?112t ?dt?2t2?t?2?2t2?t?2dt2t2?t?2 1dt12tdt?222(t?2(t?4)?164)?16 2 )?171d(t?11dt1dt?222171717 2(t?14?(t?12?(t?1 )?)?)? 11171dt ?ln(t?)?217 24164(t?1 )? 1dt1 ?2?17 4?(t?14)?(t?4164? ? dt 4)(t?4? 44 4 ) 4 121 ( 4?t?4?12ln|t?1?t? 1 4 ?| 1t?4? )dt t?117 故?2t2dt?22ln(t?)?16?t?2 2 4 2ln| t?1?t? 1 44 1 |
7、. v?e C 1 t?4? 4 t?4?4 ( t?4?t?4? )2 121?121?21?12 ?C(t?)(t?) 4444 令?4? 1 2 4,?4? 144 ?11 4 ,v?C(t?) 1 44 ?114? 1 ? 1 22 ? 1 , v?C(t?)(t?) ?u ?C(?)4 v 14? u (?)4v ?C (u?v)v ? 1 44 ? 1 (u?v)v 1 44 ? 1 11? 4411? 44?1 44 ?11 1 44 ?1 故 1 1?C(u?v) (u?v) 1?44?1 (u?v) ?C(u?v)?C(u?v)?C(u?v) 1?44?141?44 (u?v
8、)4(u?v) 1?44 (u?v)?C(u?v)? ?y?x2?p2 (通解),? ?(x?p)?C(x?p)特解:2?2t2?t?0?t?y?x2? 1?u1?4 ?v?u4v41?16162?2222 x?x(1?)?x22 (1?)(1?)18?21?9?1?22?2a.y?18x?2x2? (1?)(9?) x2 ? ?8?8x2? 2?1?21 x2?1?x?ax222?21 b.y?18x?x?22 ?y?1 ?x,故?(特解)21 ?y?x,dy3 (4).x?(dy)?4x. dydy332(dy)?4x?x?x(4?x).dxdxdx 令p? dy dx ?xt,?x3t3
9、?x2(4t?x),?xt3?4t?x,?x?1?t3 2 4t4t dy?xtd(1?)?14?tt3d(1?),?y?(1?8?t3t3t3)24t x?1?,?t3 故?(通解)821 y?C,?1?t3(1?t3)2? 21 1?t3 ?C 习题4-2 1 利用p-判别式求下列微分方程的奇解: dydy2 ?();dxdx ?F(x,y,p)?xp?p2?y?0x2解:?y? 4x?2p?0?(1).y?x而y? pp xdpdp 2?x为(1)的解,而Fp?2p?1|x2?1?0x|y?y?4dydy44 ' 2 py?x 4 2 F?2?0,F | x2 ?x?x?0,故y
10、?为(1)的奇解。 4 dydy2 ?();dxdx ?F(x,y,p)?2xp?p2?y?0解:?y?x2不是(2)的解? 2x?2p?0?(2).y?2x dy24)?y;dx9 4? (?(y?1)2p2?y?0解:?y?0为(3)的解?9 2 ?2(y?1)p?0(3).(y?1)2(Fp'?2(y?1)p2? Fpp|y?0 44 ?0.99 2(y?1)2?2?0,Fp'|?0, y?0 故y?0为(3)的奇解。 习题4-3 1试求克莱洛方程的通解及其包络: y?xp?(p),(p?解:通解为y?Cx?(C),(?C) 特解为x?'(p),y?'(p
11、)p?(p),p?(x),y?x?(x)?(?(x). 判断y?x?(x)?(?(x)是否为奇解。(是) ?y?Cx?(C)?0, ?x?'(C)?C?(x)?y?x?(x)?(?(x)? ?x?'(C)?0.? ?:x?C,y?y?C?(C)?(?(C),?;x?'(C),y?C?'(C)?(C) dy ,1)?(0,0).dx 故通解为y?Cx?(C),(?C),特解为x?'(p),y?'(p)p?(p),?:x?'(C).其中(?(C),?'(C)?(0,0),(?C? dy ),?(p)?0. dx y?C?'(C
12、)?(C)克莱洛方程的包络。2试求一微分方程,使它有奇解为y?sinx 解:领x?C,y?sinC, ?(x?C)2?y?sinC?0,dy ?y?sinx,(1,cosC)?(0,0),(2(x?C)?cosx,1)?(0,0).? dx?2(x?C)?0,? ?(x?C)2?y?sinx?0, (cosx?p)2(cosx?p)2?2 ?(x?C)?,?y?sinx?.?y?dy? ?2(x?C)?cosx?0,44?dx? xp?parccosp?p2 故微分方程y?xp?parccosp?p2有奇解为y?sinx. 篇二:试论常微分方程的奇解 试论常微分方程的奇解 摘要: 一阶微分方程
13、拥有含有一个任意常数的通解,另外可能还有个别不含于通解的特解,即奇解,利用P-判别法和C-判别法可以求出奇解,而这两种判别法是否适用于求每一个一阶微分方程的奇解?此文中举了几个例子来说明这个问题.并给出另外三种求奇解的方法. 关键词: 一阶微分方程,奇解,P-判别式,C-判别式,C-P消去法,拾遗法,自然法. Discussing Singular Solution about First Order Differential Equation ZHU Yong-wang (Class 1, Grade 2022, College of Mathematics and Information
14、Science) Advisor: Professor LI Jian-min Abstract: First order differential equation has a general solution which contains an arbitrary constant, but sometimes it has special solution that is singular solution, which can be solved by the P-judgment method and C-judgment methodWhile whether the two ju
15、dgments can be applied to get every singular solution to the first order differential equation? This paper intends to illustrate this problem with several examples Key words: Singular solution, P-judgment, C-judgment, C-P elimination method, The supplement method, Natural method. 1引言 一般来说一阶常微分方程拥有任意
16、常数的通解,另外还有个别不含于通解的特解.这种特解可以理解为通解的一种蜕化现象.它在几何上往往表现为解的唯一性遭到破坏.早在1649年莱布尼兹就已经观察到解族的包络也是一个解.克莱络 和欧拉对奇解作了某些讨论,得出了P判别式求奇解的方法.拉格朗日对奇解和通解的联系作了系统的研究,给出C判别式求奇解的方法和奇解的积分曲线族的包络这一几何解释. 2奇解、包络、C-判别式、P-判别式的定义及问题出 近几年许多学者对常微分方程这方面特别关注,在一阶常微分方程有奇解的条件、常微分方程奇解的求法、摆线的构成和奇解的联系、Cornwall不等式的应用及微分方程的奇解等方面有大量的文章发表,由此可见,人们对微
17、分方程的奇解有了很深的认识.微分方程的奇解在常微分方程的解中具有特殊的地位. 奇解的定义:微分方程的某一个解称为奇解,如果在这个解的每一个点上至少还有方程的另外一个解存在,也就是说奇解是这样的一个解,在它上面的每一个点唯一性都不成立,或者说奇解对应的曲线上每一个点至少有方程的两条积分曲线通过. 包络的定义:设在平面上有一条连续可微的曲线?,q?.在曲线族V?x,y,C?0中都有一条曲线K?C*?通过q点并在该点与?相切,而且K?C*?在q点的某一邻域内不同与?,则称曲线?为曲线族V?x,y,C?0的一支包络. 从奇解和包络的定义容易知道一阶微分方程的通解的包络(如果它存在的话)一定是奇解;反之
18、,微分方程的奇解(若存在的话)也是微分方程的通解的包络.因而,为了求微分方程的奇解,可以先求出它的通解,然后求通解的包络. 对于一阶微分方程,如果此方程有除了通解之外的奇解,则此奇解一定满足两个判别式,即P判别式和C判别式. 定理1?1?:设函数F(x,y,p)对(x,y,p)?G是连续的,而且对y和p有连续的偏微 ?J)商F' y和F' p,若函数y= ?(x) (x是微分方程F(x,y,y')?0的一个奇解,并且?(x)?x. ?(x). ?'G(x?则奇解J)y=?(x)满足一个称之为P-判别式的联立方程F(x,y,p)?0 , F' p?x,y,
19、p?0其中p?y. 定理2:设微分方程 V(x,y,c)?0有?1?F(x,y,y)?0有通积分V(x,y,c)?0又设积分曲线y= ?(x)满足C判别式的联y= ?(x) ?x?J?则 立方程 V(x,y,c)?0 ,V' c(x,y,c)?0. 以上两个定理是奇解的必要条件,也就是说用C判别式和P判别式求出的解不一定是微分方程的解,如果是微分方程的解也不一定是奇解,但是在求一阶微分方程的奇解时通常都会采用这两个判别式.由?1?中奇解部分的定理2和定理5知,只要求解是微分方程的解,用P判别式求出的解满足: '?F?y(x,y,p)?0 ?'', ?Fpp(x,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022 微分方程 同仁 李承志 第二 第一章 答案
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内