Rozw r r, Mechanika, Semestr 2


Rozwiązania wybranych równań różniczkowych zwyczajnych
o stałych współczynnikach

Równanie typu:

0x01 graphic

Rozwiązanie:

0x01 graphic

gdzie:

x(t) - całka ogólna równania niejednorodnego,

x*(t) - całka ogólna równania jednorodnego,

x**(t) - całka szczególna równania niejednorodnego.

Tok rozwiązania

  • Rozwiązujemy równanie jednorodne 0x01 graphic

Postać całki ogólnej - x*(t) jest uzależniona od pierwiastków równania charakterystycznego:

0x01 graphic

gdzie:

r - parametr równania

Obliczamy wyróżnik równania charakterystycznego:

0x01 graphic

Jeżeli <0, to:

r1 =  + i 

r2 =  - i 

gdzie:

0x01 graphic

0x01 graphic

Wtedy:

0x01 graphic

gdzie:

C1, C2 - stałe. Jeżeli rozwiązujemy tylko równanie jednorodne, to wyznacza się je z warunków początkowych

Jeżeli =0, to:

0x01 graphic

wtedy:

0x01 graphic

gdzie:

C1, C2 - stałe.

Jeżeli >0, to:

0x01 graphic

wtedy:

0x01 graphic

gdzie:

C1, C2 - stałe.

  • Wyznaczamy x** - całkę szczególną równania niejednorodnego
      0x01 graphic

Funkcję x**(t) przewiduje się w postaci analogicznej do funkcji f(t), tzn.:

jeżeli: to:

  0x01 graphic
0x01 graphic

  0x01 graphic
0x01 graphic

gdzie:

A - stały parametr.

Parametr A ma taką wartość, że równanie:

0x01 graphic

jest spełnione w każdej chwili czasu (dla każdego t).

  • Stałe C1 i C2, występujące w całce ogólnej równania niejednorodnego, wyznaczamy z warunków początkowych.

Równanie typu:

0x01 graphic

Równanie to rozwiązuje się poprzez dwukrotne całkowanie w przedziale (0,t). Po uwzględnieniu warunków początkowych:

0x01 graphic

otrzymuje się rozwiązanie w postaci:

0x01 graphic

gdzie:

0x01 graphic

Równanie typu:

0x01 graphic

Po podstawieniu:

0x01 graphic

otrzymuje się równanie:

0x01 graphic

Rozwiązanie tego równania, po uwzględnieniu warunku początkowego:

0x01 graphic

ma postać:

0x01 graphic

Ostatecznie, po scałkowaniu powyższego równania i uwzględnieniu warunku początkowego:

0x01 graphic

otrzymuje się rozwiązanie w postaci:

0x01 graphic

Równanie typu:

0x01 graphic
(1)

Równanie to jest równaniem nieliniowym. Metodami stosowanymi w przypadku równań liniowych można je rozwiązać tylko wtedy, gdy poszukiwaną funkcją jest pochodna funkcji x(t), a więc np.: prędkość punktu materialnego:

0x01 graphic

Wtedy:

0x01 graphic

Równanie (1) ma więc postać:

0x01 graphic

czyli po rozdzieleniu zmiennych:

0x01 graphic

Po scałkowaniu i uwzględnieniu warunków początkowych:

0x01 graphic

otrzymuje się rozwiązanie w postaci:

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Zad2-rozw, PWR, ZiP Mechaniczny, 1 semestr, Mikroekonomia (ZipPwr)
Mechanika Semest I pytania egz
zaliczenie - pytania i odp2, Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny, Semestr II, Podstawy Elektro
cwiczenie 1 badanie wlasnosci mechanicznych 1, Semestr 3 moje, wytrzymałość 4sem, LABORKI, LABORKI
Zagadnienia z MES (1), UCZELNIE, Mechanika i Budowa Maszyn UWM OLSZTYN [MECHANICY], Semestr 4, Metod
Drga2015 2F 16 45, UCZELNIE, Mechanika i Budowa Maszyn UWM OLSZTYN [MECHANICY], Semestr 4, Drgania M
Przykłady mechanika, semestr 2, podstawy zarządzania, Cuda na pająka, Tu jakies stare zadanka i wzor
ekoeko, PWR, ZiP Mechaniczny, 2 semestr, Ekologia, Kolokwium dr Wasiak, Kolokwium dr Wasiak
pytania z walbrzycha, PWR, ZiP Mechaniczny, 2 semestr, Ekologia, Kolokwium dr Wasiak, Kolokwium dr W
Dziennik praktyk 2014, UCZELNIE, Mechanika i Budowa Maszyn UWM OLSZTYN [MECHANICY], Semestr 2, Prakt
pytania i odp eko, PWR, ZiP Mechaniczny, 2 semestr, Ekologia, Kolokwium dr Wasiak, Kolokwium dr Wasi
GM Mom bez, Mechanika, Semestr 2
ek mat analiza marginalna, PWR, ZiP Mechaniczny, 1 semestr, Mikroekonomia (ZipPwr)
Podanie o Warunek, UCZELNIE, Mechanika i Budowa Maszyn UWM OLSZTYN [MECHANICY], Semestr 1
Instrukcja Mechanika, SemestrVIII
zaliczenie - pytania i odp1, Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny, Semestr II, Podstawy Elektro

więcej podobnych podstron