常微分方程期末复习(6)

2019-06-05 12:27

1ydy??3?3y??x?c?1从而方程可化为

dx2y,

?2?, 1x'??3?3?x?c?2?? .

1y???3x?c?3积分得

?2?? .

59.求方程组的奇点,并判断奇点的类型和稳定性

dxdt?2x?7y?19,dydt?x?2y?5

?2x?7y?19?0?x?1?解:解方程组?x?2y?5?0?,解得?y?3

所以(1,3)为奇点。 令X?x?1,Y?y?3

dX?2X?7Y则dt

dYdt?X?2Y

A?2?71?2?0而, p(?)??E?A???272?1???3?0令

??2,得???3i

?1,?2为虚根,且??0,故奇点为稳定中心,零解是稳定的。

60.求解方程

ydx?(x?y3)dy?0

?M?N?y?1,?x??1解:因为

,所以此方程不是恰当方程,?(y)?e?2?ydy?e?lny2?1y2,

方程有积分因子

1两边同乘y2dx得

y?x?yy23dy?0

?所以解为

x????x?y31ydx????2y?yy???y2???dy?c??? .

xy

?2dy?c2x?y(y?c)另外y=0也是解 .

dydx3261.求解方程dx()?4xy3?8y?0

2?dy?2???8y?dx?32x?p?8ydydyx??p4y4ypdx解:方程可化为令dx则有(*)

2y(p?4y)(*)两边对y求导:

32dpdy?p(8y?p)?4yp .

1232(p?4y)(2y即

32dpdy?p)?0由

2ydpdy?p?0得

p?cy2y?(即

pc)2将y代入

x?(*)

c24?2pc2 .

2?c2px???2?4c??y?(p)2?c即方程的 含参数形式的通解为:? p为参数

1又由

p?4y?032得

p?(4y)32y?代入(*)得:

427x3也是方程的解

62.求解方程x???x?sint?cos2t

解:线性方程x???x?0的特征方程??1?0故特征根???i .

2f1(t)?sint

??i是特征单根,原方程有特解x?t(Acost?Bsint)代入原方程

1A=-2 B=0 .

f2(t)??cos2t??2i 不是特征根,原方程有特解x?Acos2t?Bsin2t代入原

A?方程

13 B=0

x?c1cost?c2sint?12tcost?13cos2t.

所以原方程的解为

dy63求方程dx?x?y2经过(0,0)的第三次近似解

?0?y0?0?1?y0?解:

?0xxdx?xxx42244?2?y0??3?y0?

?0(x??0(x?xx)dx??x10x22??x7x5

20)dx?x24400202?x520?x114400?x8160?2A????164.若

p(?)?解:此时 k=1

1???1??(t),?(0)??????4???2?并求expAt 试求方程组x??Ax的解

?11

??2??4???6??9?0解得

2?1,2?3 .

n1?2?1ti????1?3ti?1?3t?????v?(t)?e??(A?3E)????e?2??i?0i!??2???

?tn?1i??1?t(??1??2)?????t(????)?212?

e由公式expAt=

?i!i?0t(A??E)i得

expAt?e

3t?E?t(A?3E)??edydt3t??1????00???11??3t?1?t??t????e?1???11????tt??1?t?

dx65.求dt??x?y?1,?x?y?5的奇点,并判断奇点的类型及稳定性.

??x?y?1?0?x?y?5?0解:由?解得奇点(3,-2) . ?dx??x?y??dt??dy?x?y?令X=x-3,Y=y+2则?dt .

?1因为

?1?1=1+1 ?0故有唯一零解(0,0)

1??1由

稳定焦点。

1?1??1 ?f???2??1?1???2??2?0得???1?i故(3,-2)为

22设f(x,y)及?y连续,试证方程dy?f(x,y)dx?0为线性方程的充要条件是它有仅依赖与x的积分因子.

dy证明:1 若该方程为线性方程则有dx?p(x)y?Q(x)(*)此方程有积分因子

?p(x)dx?(x)?(x)?e? 只与x有关。

2 若该方程有只与x有关的积分因子

?(x)则

?(x)dy??(x)f(x,y)dx?0f)x(y?,?)d)dx

?(??x(恰

,从

?y?fx(??(x))???y?(x)

f???

??(x)?(x)dy?Q(x)?p(x)y?Q(x)其中

p(x)????(x)?(x)于是方程化为

dy?(p(x)y?Q(x))dx?0即方程为一阶线性方程


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