Презентации по Математике

Задачи на построение
Задачи на построение
В геометрии выделяют задачи на построение, которые можно решить только с помощью двух инструментов: IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 которого с помощью 1) циркуля можно провести окружность произвольного радиуса, а также окружность с центром в данной точке и радиусом, равным данному отрезку; которая позволяет провести произвольную прямую, а также построить прямую, проходящую через две данные точки. 2) линейки без масштабных делений, Простейшие задачи на построение b а М М b а 2. Построение угла, равного данному. 3. Построение биссектрисы угла. 1. Построение середины отрезка. О О А О В 4.Построение перпендикуляра к прямой, проходящего через точку, лежащую на этой прямой. 5.Построение перпендикуляра к прямой, проходящего через точку, не лежащую на этой прямой.
Продолжить чтение
Линейные дифференциальные уравнения n-го порядка (однородные с постоянными коэффициентами, уравнения Эйлера)
Линейные дифференциальные уравнения n-го порядка (однородные с постоянными коэффициентами, уравнения Эйлера)
3. Линейные однородные уравнения с постоянными коэффициентами Пусть линейное однородное уравнение имеет вид y(n) + a1 ⋅ y(n – 1) + … + an – 1 ⋅ y ′ +  an ⋅ y = 0 , (10) где a1 , a2 , … , an – некоторые действительные числа. Уравнение (10) называется линейным однородным уравнением n–го порядка с постоянными коэффициентами. Решения уравнения (10) будем искать в виде y = eλ x , где λ – некоторая постоянная. Имеем: y ′ = λ ⋅ eλ x , y ′′ = λ2 ⋅ eλ x , y ′′′ = λ3 ⋅ eλ x , … , y(n) = λn ⋅ eλ x . Подставляем y , y ′ , y ′′ ,  … , y(n) в уравнение (10) и получаем: λn ⋅ eλ x + a1 ⋅ λn – 1 ⋅ eλ x + … + an – 1 ⋅ λ ⋅ eλ x +  an ⋅ eλ x = 0 , ⇒ λn  + a1 ⋅ λn – 1  + … + an – 1 ⋅ λ  +  an  = 0 . (11) Уравнение (11) называется характеристическим уравнением (для) уравнения (10). Многочлен в левой части (11) называется характеристичес- ким многочленом, Корни уравнения (11) называются характеристическими корнями уравнения (10). Замечания. 1) Формально характеристическое уравнение (11) получается из (10) заменой производных искомой функции на соответ- ствующие степени λ, а самой функции – на λ0 = 1 . 2) Уравнение (10) – алгебраическое уравнение n-й степени. ⇒ оно имеет n корней, но 1) каждый корень считается столько раз, какова его кратность; 2) корни могут быть комплексными (причем, комплексные корни попарно сопряжены). Следовательно, функции вида eλ x в общем случае не дадут всю ф.с.р. уравнения (10).
Продолжить чтение
Линейные дифференциальные уравнения n-го порядка
Линейные дифференциальные уравнения n-го порядка
§14. Линейные дифференциальные уравнения n-го порядка 1. Общие понятия и определения ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Линейным дифференциальным уравнением n-го порядка называется уравнение, линейное относительно неизвестной функции y и ее производных y ′ , y ′′ ,  … , y(n), т.е. уравнение вида p0(x)⋅y(n) + p1(x)⋅y(n – 1) + … + pn – 1(x)⋅y ′ +  pn(x)⋅y = g(x) , (7) где pi(x) (i = 0, 1, 2, …, n) и g(x) – заданные функции. Если g(x) ≡ 0, то уравнение (7) называется линейным однородным. Если g(x) ≢ 0 , то уравнение (7) называется линейным неоднородным (или уравнением с правой частью). Так как p0(x) ≢ 0 , то уравнение (7) можно записать в виде: y(n) + a1(x) ⋅ y(n – 1) + … + an – 1(x) ⋅ y ′ +  an(x) ⋅ y = f(x) . (8) Уравнение (8) называют приведенным. В дальнейшем будем работать только с приведенным уравнением. Кроме того, будем предполагать, что ai(x) (i = 1, 2, …, n) и f(x) непрерывны на некотором отрезке [a;b]. Тогда в области D = {(x ,y0 ,y1 ,y2 , … , yn–1) | ∀x∈[a;b] ,  ∀yi∈ℝ}⊂ℝn + 1 для уравнения (8) будут выполняться условия теоремы существования и единственности решения. Следовательно, ∀x0∈[a;b] и ∀y0 , y0i∈ℝ существует един- ственное решение уравнения (8), удовлетворяющее условию y(x0) = y0 , y ′ (x0) = y01 , y ′′ (x0) = y02 ,  … ,  y(n–1)(x0) = y0n–1 .
Продолжить чтение
Уравнения в полных дифференциалах. Интегрирующий множитель
Уравнения в полных дифференциалах. Интегрирующий множитель
§9. Уравнения в полных дифференциалах Уравнение M(x , y)dx + N(x , y)dy = 0  (14) называется уравнением в полных дифференциалах, если его левая часть является полным дифференциалом некоторой функции u(x , y) , т.е. если M(x , y)dx + N(x , y)dy = du(x , y) . Общий интеграл уравнения в полных дифференциалах имеет вид u(x , y) = C . ⇒ Задачи: 1) научиться определять, когда выражение M(x , y)dx + N(x , y)dy  является полным дифференциалом; 2) научиться находить функцию u(x , y), зная ее полный диф- ференциал. ТЕОРЕМА 1. Пусть функции M(x , y) , N(x , y) определены и непрерывны в области D плоскости xOy и имеют в ней непрерывные частные производные Для того чтобы выражение M(x , y)dx + N(x , y)dy  представляло собой полный дифференциал некоторой функции u(x , y) , необходимо и достаточно, чтобы во всех точках области D выполнялось условие ДОКАЗАТЕЛЬСТВО
Продолжить чтение
Уравнения 1-го порядка, не разрешенные относительно y
Уравнения 1-го порядка, не разрешенные относительно y
§ 11. Дифференциальные уравнения 1-го порядка, не разрешенные относительно производной ДУ 1-го порядка, разрешенное относительно производной – уравнение, которое можно записать в виде y ′ = f(x,y). В общем случае ДУ 1-го порядка имеет вид: F(x, y, y ′) = 0 . Если из уравнения F(x, y, y ′) = 0  нельзя выразить y ′, то уравне- ние называют не разрешенным относительно производной. 1. Уравнения, разрешаемые относительно y ′ неоднозначно Пусть F(x, y, y ′) = 0  таково, что его можно разрешить относи- тельно y ′ неоднозначно. Т.е. уравнение F(x, y, y ′) = 0  эквивалентно k различным уравнениям y ′ = f1(x,y) , y ′ = f2(x,y) , y ′ = f3(x,y) , … , y ′ = fk(x,y) . (15) Предположим, что для каждого из уравнений (15) найден общий интеграл: Φ1(x , y , C) = 0 , Φ2(x , y , C) = 0 , …., Φk(x , y , C) = 0 . (16) Совокупность общих интегралов (16) называется общим интегралом уравнения разрешаемого относительно y ′ не- однозначно.
Продолжить чтение
Линейные уравнения 1-го порядка. Уравнения Бернулли
Линейные уравнения 1-го порядка. Уравнения Бернулли
§7. Линейные уравнения первого порядка Линейным дифференциальным уравнением первого порядка называется ДУ 1-го порядка, линейное относительно неизвестной функции y и ее производной y ′. ⇒ В общем случае линейное уравнение 1-го порядка можно записать в виде y ′ + p(x) ⋅ y = f(x) , (8) где p(x) ,  f(x) – заданные непрерывные функции. Если f(x) ≡ 0 , то линейное уравнение называется однородным. В противном случае уравнение называется неоднородным. Линейное однородное уравнение y ′ + p(x) ⋅ y = 0 является уравнением с разделяющимися переменными. Его общее решение: (9) Рассмотрим линейное неоднородное уравнение (8): y ′ + p(x) ⋅ y = f(x) . (8) Существуют два метода его интегрирования. I) Метод вариации постоянной (метод Лагранжа) 1) Интегрируем однородное уравнение y ′ + p(x) ⋅ y = 0, соот- ветствующее данному неоднородному уравнению. Его общее решение имеет вид (9): 2) Полагаем, что решение неоднородного уравнения по структуре совпадает с решением соответствующего линей- ного однородного уравнения. ⇒ Оно имеет вид Функцию C(x) найдем, подставив y и y ′ в исходное неод- нородное уравнение (8).
Продолжить чтение
Дифференциальные уравнения: основные понятия. Уравнения с разделенными и разделяющимися переменными
Дифференциальные уравнения: основные понятия. Уравнения с разделенными и разделяющимися переменными
ГЛАВА I. Дифференциальные уравнения первого порядка §1. Основные понятия ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Обыкновенным дифференциальным уравне- нием называется уравнение, связывающее независимую переменную x, искомую функцию y = y(x) и ее производные y ′(x) , y ′′(x) , … , y(n)(x) . ⇒ в общем случае ОДУ имеет вид F(x, y , y ′ , y ′′ , y ′′′ , … , y(n)) = 0 . Порядок старшей производной, входящей в ОДУ, называется порядком дифференциального уравнения. ПРИМЕР. Определить порядок уравнений: Замечание. Уравнение, связывающее неизвестную функцию n переменных, ее аргументы и ее частные производные, называется уравнением в частных производных. Функция y = ϕ(x) называется решением дифференциального уравнения на интервале (a;b), если при ее подстановке в это уравнение получается тождество, справедливое для всех x из интервала (a;b). ПРИМЕР. 1) y = cosx – решение ДУ y ′′ + y = 0 на (– ∞ , + ∞) ; 2) – решение ДУ в интервале (– 1 ; 1) . Уравнение Φ(x,y) = 0 , задающее в неявном виде решение диф- ференциального уравнения, называется интегралом диффе- ренциального уравнения. График решения (интеграла) дифференциального уравнения называется интегральной кривой.
Продолжить чтение