Для связи в whatsapp +905441085890

Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения

Оглавление:

Пусть дана однородная система

Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения

где Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения — постоянные. Будем искать частные решения системы в виде Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения, где Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения и Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения — неопределенные коэффициенты, которые следует найти. Уравнение

Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения

называется характеристическим уравнением системы. Отыскав корни этого уравнения, и поочередно подставляя их в исходную систему, определим коэффициенты Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения.

Пример №1

Найти общее решение системы

Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения

Решение:

Система в данном случае имеет вид: Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения

Характеристическое уравнение Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения имеет корни Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения. Для Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения Решением этой системы будут, например, числа Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения (здесь Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения выбрано произвольно). Следовательно, Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения. Для Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения Решая эту систему, получим Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения тогда Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения.

Наконец, для Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения Здесь можно положить Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения и будем иметь Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения.

Общее решение данной системы дифференциальных уравнений таково:

Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения

Пример №2

Решить систему

Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения

Решение:

Чаще системы дифференциальных уравнений записывают в виде: Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения Составим характеристическое уравнение Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения и найдем его корни Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения. Так как эти корни комплексные, система уравнений будет иметь комплексные коэффициенты и даст комплексные значения для чисел Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения и Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения. В этом случае, учитывая возможность произвольного выбора Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения и Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения, целесообразно сразу положить Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения и, записав функцию Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения или, что то же самое, Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения, найти функцию Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения, используя первое уравнение системы: Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения. Для этого найдем Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения или Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения. Подставляя Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения и Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения в первое уравнение системы, получим Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения. Общим решением системы будет Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения и Решение систем дифференциальных уравнений с помощью характеристического уравнения.

На этой странице размещён краткий курс лекций по высшей математике для заочников с теорией, формулами и примерами решения задач:

Высшая математика краткий курс лекций для заочников

Возможно вам будут полезны эти страницы:

Метод вариации произвольных постоянных
Сведение системы к одному дифференциальному уравнению высшего порядка
Задачи, приводящие к дифференциальным уравнениям с примером решения
Числовые поля