Рішення неоднорідних диференціальних рівнянь 2 го порядку з постійними коефіцієнтами Комплексні

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Контрольна робота
з вищої математики
по темі:
Рішення неоднорідних диференціальних рівнянь 2-го порядку з постійними коефіцієнтами. Комплексні числа
Виконала:
Студентка II курсу
Економічного факультету
Очного відділення
2007р

I. у "- 4y '+ 4y = соs4х
у = U + у ( _ ) - Заг. реш. н. д. в.
у "- 4у '+ 4у = 0
k 2 - 4k + 4 = 0
k 1; 2 = 2
1) U =?
U = C 1 e 2 x + С 2 е ∙ х
2) у ( _ ) =? у ( _ ) = Acos4x + Bsin4x y ( _ ) '= - 4Asin4x + 4Bcos4x
y "= - 16Acos4x - 16Bsin4x
16Acos4x - 16Bsin4x + 16Asin4x + 16Bcos4x + 4Acos4x +4 Bsin4x =
= Cos4x + 0 ∙ sin4x
12Acos4x - 12Bsin4x + 16Asin4x + 16Bcos4x = cos4x + 0 ∙ sin4x
12A + 16A = 016B - 12B = 0
4A = 04B = 0
A = 4 B = 4
y ( _ ) = 4cos4x + 4sin4x
y = C 1 e 2x + C 2 e 2x · x + 4cos4x + 4sin4x - спільне рішення н. д. в.
Знайдемо приватне рішення за умови:
в (0) = 1 у '(0) = 0
у '= 2С 1 e 2 x + 2C 2 e 2 x · x - 16sin4x + 16cos4x
1 = C 1 + C 2 + 4С 1 + С 2 = 3 З 1 + 13 = 3
0 = 2C 1 + 2C 2 + 162С 1 + 2С 2 = 16
З 1 + С 2 = 13
З 1 = - 10С 2 = 13
у = - 10е + тринадцятого · X + 4cos4x + 4sin4x - приватне рішення при заданих умовах
II. У "- 4y '+ 4y = 5х 2 + 3х + 1
у = U + у ( _ ) - Спільне рішення н. д. в.
у "- 4у '+ 4у = 0
k 2 - 4k + 4 = 0
k 1; 2 = 2
1) U =?
U = C 1 e 2 x + С 2 е ∙ х
2) у ( _ ) =? у ( _ ) = Ах 2 + Вх + С y ( _ ) '= 2Ах + В
у "= 2А
2А - 8В + 4В + 4Ах + 4Вх + 4С = 5х 2 + 3х + 1
4А = 5А = 5 / 4 У = 3 С = 1 / 4
8А + 4В = 3
2А - 4В + 4С = 1
у ( _ ) = 5/4х 2 + 3 + 1 / 4
у = C 1 e 2 x + С 2 е ∙ х + 5/4х 2 + 3 + 1 / 4 - спільне рішення н. д. в.
Знайдемо приватне рішення за умови:
в (0) = 1 у '(0) = 0
у '= 2С 1 e 2 x + 2C 2 e 2 x + 5/2х - 1 / 8
1 = C 1 + C 2 + 5 / 4 C 1 + C 2 = 1 / 4
0 = 2C 1 + 2C 2 + 5/22C 1 + 2C 2 = 5 / 2
C 1 + С 2 = 9 / 4
C 1 = - 2С 2 = 9 / 4
у = - 2e два x + 9/4е ∙ х + 5/4х 2 + 3 + 1 / 4 - приватне рішення при заданих умовах.
III. У "- 4у '+ 4у = 2е
у = U + у ( _ ) - Спільне рішення н. д. в.
у "- 4у '+ 4у = 0
k 2 - 4k + 4 = 0
k 1; 2 = 2
1) U =?
U = C 1 e 2 x + С 2 е ∙ х
2) у ( _ ) =? у ( _ ) = Ае y ( _ ) '= 5А
у "= 25Ае
25Ае - 20Ае + 4А = 2е
= 2е
А = 2 / 9 у ( _ ) = 2/9е
у = C 1 e 2 x + С 2 е ∙ х + 2/9е 5х - спільне рішення н. д. в.
Знайдемо приватне рішення за умови:
в (0) = 1 у '(0) = 0
у '= 2C 1 e 2 x + 2С 2 е ∙ х + 10/9е
1 = C 1 + С 2 + 2/9C 1 + С 2 = 7 / 9
0 = 2C 1 + 2С 2 + 10/92C 1 + 2С 2 = 10 / 9
C 1 + С 2 = 1 / 3
C 1 + 1 / 3 = 7 / 9
З 1 = 4 / 9 З 2 = 1 / 3
у = 4/9e 2 x + 1/3е ∙ х + 2/9е 5х - приватне рішення при заданих умовах.

Комплексні числа


Ö - 1 = i - уявне число
(Ö - 1) 2 = i 2 i 2 = - 1
i 3 = i 2 ∙ i = - 1 ∙ i = - i
i 4 = i 2 ∙ i 2 = (- 1) ∙ (- 1) = 1
а + Вi - комплексні числа, де: а, в - дійсні числа, або Так, в є R
Геометричний сенс комплексного числа:
в
. (А, в)
ρ в ρ = Ö а 2 + у 2 = çа + вiú
) D а
а d = arctg в / а -
аргумент комплексного числа
(Знаходиться з урахуванням чверті)
tg
немає
d
0 0
П / 6
П / 4
П / 3
П / 2
tg
0
Ö 3 / 3
1
Ö 3
---
- +
0 0
+ -
немає


cosd = a / ρ a = ρcosd
sind = в / ρ в = ρsind
а + Вi = ρcosd + i ρsind
а + Вi = ρ (cosd + i sind) -
комплексне число в тригонометричній формі
Дії з комплексними числами:
Додавання:

а 1 + в 1 i + а 2 + в 2 i = а 1 + а 2 + (у 1 + в 2) i
Множення:
1 + в 1 i) (а 2 + в 2 i) = а 1 а 2 + у 1 в 2 i 2 + а 1 в 2 i
а 1 а 2 - в 1 в 2 + (в 1 а 2 + а 2 в 2) i
Формула Ейлера: Комплексне число в показовій формі:
е i в = cosу + isinу z = ρе i φ
Приклади зі зведення комплексного числа до степеня в тригонометричної і показовою формах:
1) (7 + 3i) (3 + 7i) = 21 + 21i 2 + 9i + 49i = 58i
(7 + 3i) = Ö 58 (cosarctg 3 / 7 + isinarctg 3 / 7) = е ln Ö 58 × е arctg 3 / 7 = е ln Ö 58 + i arctg 3 / 7
ρ 1 = Ö 58
φ 1 = arctg 3 / 7
(3 + 7i) = Ö 58 (cosarctg 7 / 3 + ​​isinarctg 7 / 3) = е ln Ö 58 × е arctg 7 / 3 = е ln Ö 58 + i arctg 7 / 3
ρ 2 = Ö 58
φ 2 = arctg 7 / 3
Ö 58 (cosarctg 3 / 7 + isinarctg 3 / 7) Ö 58 (cosarctg 7 / 3 + isinarctg 7 / 3) =
= 58 (cos (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3) + i (sin (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3))) =
= Е ln 58 × е i (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3) = е ln 58 + i (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3)
При вирішенні прикладу використовували формулу:
ρ 1 (cosφ 1 + isinφ 1) ρ 2 (cosφ 2 + isinφ 2) = ρ 1 ρ 2 (cos (φ 1 + φ 2) + i (sin (φ 1 + φ 2))
Перевірка:
е ln 58 + i (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3) = е ln 58 × е i (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3) = 58 (cos (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3) + i (sin (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3)
cos (arctg 3 / 7 + arctg 7 / 3) = cos (arctg 3 / 7) cos (arctg 7 / 3) -
sin (arctg 3 / 7) sin (arctg 7 / 3)
cos (arctg 3 / 7) = 1 / (Ö 1 + tg 2 (arctg 3 / 7)) = 1 / Ö 1 + (9 / 49) = 7 / Ö 58
cos (arctg 7 / 3) = 3 / Ö 58
sin (arctg 3 / 7) = Ö 1 - cos 2 arctg 3 / 7 = Ö 1 - (7 / Ö 58) 2 = Ö 9 / 58 = 3 / Ö 58 sin (arctg 7 / 3) = Ö 1 - cos 2 arctg 7 / 3 = 7 / Ö 58
cos (arctg 3 / 7 - arctg 7 / 3) = 7 / Ö 58 × 3 / Ö 58 - 3 / Ö 58 × 7 / Ö 58 = 0
sin (arctg 3 / 7 - arctg 7 / 3) = 3 / Ö 58 × 3 / Ö 58 × 3 / Ö 58 × 3 / Ö 58 = 0
Піднесення до степеня:
(7 + 3i) (3 + 7i) = Ö 58 (cosarctg 3 / 7 + isinarctg 3 / 7) = е ln Ö 58 + i arctg 3 / 7
(7 + 3i) 2 = 49 + 42i + 9i 2 = 40 + 42i
(Ö 58 (cosarctg 3 / 7 + isinarctg 3 / 7)) 2 = 58 (cos2arctg 3 / 7 + isin2arctg 3 / 7) =
= Е ln Ö 58 + i arctg 3 / 7
Перевірка:
е ln Ö 58 + i arctg 3 / 7 = 58 (cos2arctg 3 / 7 + isin2arctg 3 / 7)
cos2arctg 3 / 7 = 2cos 2 arctg 3 / 7 - 1 = 2 × (7 / Ö 58) 2 - 1 = 40/58
sin2arctg 3 / 7 = 2sin 2 arctg 3 / 7 cosarctg 3 / 7 = 2 ∙ (3 / Ö 58) ∙ (7 / Ö 58) = 42/58
58 (40/58 + 42/58 × i) = 40 + 42i
При вирішенні прикладу застосовували такі формули:
(Ρ (cosd + i sind)) п = ρ п (cosпd + i sinпd) п є N
е х + iу = е х (cosу + isinу)
2) (3 + 4i) (4 + 3i) = 12 + 12i 2 + 16i + 9i = 25i
(3 + 4i) = 5 (cosarctg 4 / 3 + ​​isinarctg 4 / 3) = е ln 5 × е arctg 4 / 3 = е ln 5 + i arctg 4 / 3
ρ 1 = Ö 25 = 5
φ 1 = arctg 4 / 3
(4 + 3i) = 5 (cosarctg 3 / 4 + isinarctg 3 / 4) = е ln 5 × е arctg 3 / 4 = е ln 5 + i arctg 3 / 4
ρ 2 = 5
φ 2 = arctg 3 / 4
5 (cosarctg 4 / 3 + isinarctg 4 / 3) 5 (cosarctg 3 / 4 + isinarctg 3 / 4) =
= 25 (cos (arctg 4 / 3 + arctg 3 / 4) + i (sin (arctg 4 / 3 + arctg 3 / 4))) =
= Е ln 25 × е i (arctg 4 / 3 + ​​arctg 3 / 4) = е ln 25 + i (arctg 4 / 3 + ​​arctg 3 / 4)
При вирішенні прикладу використовували формулу:
ρ 1 (cosφ 1 + isinφ 1) ρ 2 (cosφ 2 + isinφ 2) = ρ 1 ρ 2 (cos (φ 1 + φ 2) + i (sin (φ 1 + φ 2))
Перевірка:
е ln 25 + i (arctg 4 / 3 + ​​arctg 3 / 4) = е ln 25 × е i (arctg 4 / 3 + ​​arctg 3 / 4) = 25 (cos (arctg 4 / 3 +
+ Arctg 3 / 4) + i (sin (arctg 4 / 3 + arctg 3 / 4)))
cos (arctg 4 / 3 + arctg 3 / 4) = cos (arctg 4 / 3) cos (arctg 3 / 4) -
sin (arctg 4 / 3) sin (arctg 3 / 4)
cos (arctg 4 / 3) = 1 / (Ö 1 + tg 2 (arctg 4 / 3)) = 1 / Ö 1 + (16 / 9) = 3 / 5
cos (arctg 3 / 4) = 4 / 5
sin (arctg 4 / 3) = Ö 1 - cos 2 arctg 4 / 3 = Ö 1 - 9 / 5 = 4 / 5
sin (arctg 3 / 4) = Ö 1 - cos 2 arctg 3 / 4 = 3 / 5
cos (arctg 4 / 3 - arctg 3 / 4) = 3 / 5 × 4 / 5 - 3 / 5 × 4 / 5 = 0
sin (arctg 4 / 3 - arctg 3 / 4) = 4 / 5 × 3 / 5 - 4 / 5 × 3 / 5 = 0
Вилучення кореня третій ступеня з комплексного числа:
Застосовуємо формулу:
п Ö ρ (cosd + i sind) = п Ö ρ (cos d + 2ПК / п + i sin d + 2ПК / п) до є (0; 1 ;...; п - 1)
3 Ö 3 +4 i = 3 Ö 25 (cosarctg 4 / 3 + ​​2ПК / 3 + ​​isinarctg 4 / 3 + ​​2ПК / 3)
z 1 = 6 Ö 25 (cosarctg (4 / 3) / 3 + ​​isinarctg (4 / 3) / 3) до = 0
z 2 = 6 Ö 25 (cosarctg (4 / 3 + ​​2П) / 3 + ​​isinarctg (4 / 3 + ​​2П) / 3) к = 1
z 3 = 6 Ö 25 (cosarctg (4 / 3 + ​​4П) / 3 + ​​isinarctg (4 / 3 + ​​4П) / 3) до = 2

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Математика | Контрольна робота
19кб. | скачати


Схожі роботи:
Рішення неоднорідних диференціальних рівнянь 2-го порядку з постійними коефіцієнтами Комплексні
Рішення систем диференціальних рівнянь за допомогою неявної схеми Адамса 3-го порядку
Лінійна однорідна система з постійними коефіцієнтами Застосування теорії диференціальних рівнян
Лінійні однорідні диференціальні рівняння другого порядку з постійними коефіцієнтами
Системи лінійних диференціальних рівнянь із сталими коефіцієнтами Поняття про стійкість розв яз
Загальні властивості однорідних лінійних диференціальних рівнянь n-го порядку
Інтегрування і пониження порядку деяких диференціальних рівнянь з вищими похідними
Рішення диференціальних рівнянь 2
Рішення диференціальних рівнянь 2
© Усі права захищені
написати до нас