Обыкновенным дифференциальным уравнением называется уравнение, связывающее независимую переменную, неизвестную функцию этой переменной и производные функции различных порядков.
Символически дифференциальное уравнение можно записать в виде
где — некоторая функция переменных . При этом порядок старшей производной , входящей в уравнение, называется порядком дифференциального уравнения.
Решением дифференциального уравнения называется такая функция , которая при подстановке ее в это уравнение обращает его в тождество. Например, функция является решением уравнения , так как при любых значениях .
График решения дифференциального уравнения называется интегральной кривой.
Пример:
Найти решение уравнения . ► Проинтегрируем данное уравнение 2 раза:
где и — произвольные постоянные. То есть решение получено принципиально неоднозначное. Следовательно, дифференциальное уравнение задает не одну, а целое семейство интегральных кривых на плоскости.
Для выделения из семейства определенной кривой (решения) в данном случае достаточно задать точку, через которую проходит искомая интегральная кривая и направление, в котором она проходит через эту точку, т.е. задать значения:
Например, если задать
то получим:
Подставив значения констант и , приходим к решению:
Для выделения однозначно определенного решения дифференциального уравнения — го порядка следует задать дополнительно условий. Условия такого рода обычно называют начальными.
Общим решением дифференциального уравнения -го порядка называется такое его решение , которое является функцией переменной и произвольных независимых постоянных .
Частным решением дифференциального уравнения называется функция, полученная из общего решения подстановкой конкретных числовых значений произвольных постоянных .
В примере 7.1 — общее решение, частное решение дифференциального уравнения . Дифференциальное уравнение называется разрешенным относительно старшей производной, если оно имеет вид:
Например, уравнение
разрешено относительно первой производной искомой функции .
К дифференциальным уравнениям приводит ряд задач экономики, механики, биологии, социологии и т. д.
Этот материал взят со страницы заказа помощи по математике, там можно заказать помощь и ознакомиться с краткой теорией по предмету математика:
Возможно эти страницы вам будут полезны: