diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/1.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/1.md new file mode 100644 index 0000000..efd0cc3 --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/1.md @@ -0,0 +1,117 @@ +>Понятие обыкновенного ДУ, порядок ДУ, решение ДУ. + +Определение: + +Обыкновенным дифференциальным уравнением (ОДУ) называется уравнение, содержащее неизвестную функцию одной переменной и ее производные. ОДУ записывается в виде равенства двух выражений, содержащих неизвестную функцию и ее производные. + +>Пусть $y = y(x)$ - неизвестная функция одной переменной $x$. Тогда обыкновенное дифференциальное уравнение имеет вид: +>$$ +>F(x, y, y', y'', ..., y^{(n)}) = 0 +>$$ +>где $F$ - некоторая функция от $x, y, y', y'', ..., y^{(n)}$, $y'$ - первая производная функции $y$ по переменной $x$, $y''$ - вторая производная функции $y$ по переменной $x$, ..., $y^{(n)}$ - $n$-я производная функции $y$ по переменной $x$. + +Порядком ОДУ называется наибольший порядок производной неизвестной функции, входящей в уравнение. +>Порядком ОДУ называется наибольший порядок производной неизвестной функции, входящей в уравнение, т.е. $n$. + +Решением ОДУ называется любая функция, удовлетворяющая этому уравнению на некотором интервале. + +>Решением ОДУ называется любая функция $\phi(x)$, удовлетворяющая этому уравнению на некотором интервале, т.е. такая, что: +>$$ +>F(x, \phi(x), \phi'(x), \phi''(x), ..., \phi^{(n)}(x)) = 0 +>$$ +>для всех $x$ из некоторого интервала. + +Изоклинами называются кривые на фазовой плоскости $(x, y)$, соответствующие решениям ОДУ с постоянным значением производной $y'$. Изоклины позволяют визуализировать поведение решений ОДУ и определить их свойства. + +Примеры: + +1. Найти решение ОДУ первого порядка: + +$$ +y' + 2y = 0 +$$ + +Решение: + +Разделим обе части уравнения на $e^{2x}$: + +$$ +\frac{y'}{e^{2x}} + \frac{2y}{e^{2x}} = 0 +$$ + +Заметим, что левая часть уравнения является производной функции $ye^{-2x}$: + +$$ +(ye^{-2x})' = 0 +$$ + +Интегрируем обе части уравнения: + +$$ +ye^{-2x} = C +$$ + +где $C$ - произвольная постоянная. + +Решение ОДУ: + +$$ +y = Ce^{2x} +$$ + +Ответ: Общее решение ОДУ $y' + 2y = 0$ имеет вид $y = Ce^{2x}$. + +2. Найти решение ОДУ второго порядка: + +$$ +y'' - 3y' + 2y = 0 +$$ + +Решение: + +Найдем характеристический многочлен уравнения: + +$$ +\lambda^2 - 3\lambda + 2 = 0 +$$ + +Найдем корни характеристического многочлена: + +$$ +\lambda_1 = 1, \quad \lambda_2 = 2 +$$ + +Так как корни характеристического многочлена различны, то общее решение ОДУ имеет вид: + +$$ +y = C_1e^{\lambda_1x} + C_2e^{\lambda_2x} = C_1e^{x} + C_2e^{2x} +$$ + +где $C_1$ и $C_2$ - произвольные постоянные. + +Ответ: Общее решение ОДУ $y'' - 3y' + 2y = 0$ имеет вид $y = C_1e^{x} + C_2e^{2x}$. + +3. Найти изоклины ОДУ первого порядка: + +$$ +y' = x - y +$$ + +Решение: + +Запишем уравнение изоклин: + +$$ +y' = C +$$ + +где $C$ - произвольная постоянная. + +Решим это уравнение относительно $y$: + +$$ +y = x - C +$$ + +Ответ: Изоклины ОДУ $y' = x - y$ имеют вид $y = x - C$. + diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/10.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/10.md new file mode 100644 index 0000000..298d541 --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/10.md @@ -0,0 +1,142 @@ +>Линейное неоднородное ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами. Теорема о структуре общего решения линейного неоднородного уравнения. Метод вариации произвольных постоянных. + +1. Линейное неоднородное ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами + +Линейное неоднородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами имеет вид: + +$$ +a y''(x) + b y'(x) + c y(x) = f(x) \tag{1} +$$ + +где $a, b, c$ - постоянные коэффициенты, $a \neq 0$, $y = y(x)$ - неизвестная функция, $x$ - независимая переменная, $y'$ и $y''$ - первая и вторая производные функции $y(x)$ по переменной $x$, $f(x)$ - непрерывная функция на некотором интервале. + +2. Теорема о структуре общего решения линейного неоднородного уравнения + +Теорема. Общее решение линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка (1) представляет собой сумму общего решения соответствующего однородного уравнения (1) при $f(x) \equiv 0$ и одного частного решения уравнения (1): + +$$ +y(x) = y_0(x) + y_p(x) \tag{2} +$$ + +где $y_0(x)$ - общее решение однородного уравнения, $y_p(x)$ - частное решение неоднородного уравнения (1). + +3. Метод вариации произвольных постоянных + +Для нахождения частного решения $y_p(x)$ неоднородного уравнения (1) можно воспользоваться методом вариации произвольных постоянных. Этот метод основан на следующей идее: предположим, что функция $y_p(x)$ имеет вид: + +$$ +y_p(x) = C_1(x) y_1(x) + C_2(x) y_2(x) \tag{3} +$$ + +где $y_1(x)$ и $y_2(x)$ - линейно независимые решения однородного уравнения, $C_1(x)$ и $C_2(x)$ - некоторые дифференцируемые функции от $x$. Подставим функцию (3) в уравнение (1) и найдем функции $C_1(x)$ и $C_2(x)$. + +4. Алгоритм метода вариации произвольных постоянных + +- Найти фундаментальную систему решений $y_1(x)$, $y_2(x)$ однородного уравнения (1) при $f(x) \equiv 0$. + +- Построить определитель Виронского $W(x)$: + +$$ +W(x) = \begin{vmatrix} +y_1(x) & y_2(x) \\ +y'_1(x) & y'_2(x) +\end{vmatrix} +$$ + +- Вычислить функции $C_1(x)$ и $C_2(x)$ по формулам: + +$$ +C_1(x) = -\int \frac{y_2(x) f(x)}{W(x)} dx, \quad C_2(x) = \int \frac{y_1(x) f(x)}{W(x)} dx +$$ + +- Найти частное решение $y_p(x)$ по формуле (3) и построить общее решение $y(x)$ по формуле (2). + +5. Примеры решения линейных неоднородных ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами + +Рассмотрим несколько примеров решения линейных неоднородных дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами. + +Пример 1. Решить уравнение: + +$$ +y'' + y = \sin(x) +$$ + +Решение. Найдем фундаментальную систему решений однородного уравнения: + +$$ +y_1(x) = \cos(x), \quad y_2(x) = \sin(x) +$$ + +Определитель Виронского: + +$$ +W(x) = \begin{vmatrix} +\cos(x) & \sin(x) \\ +-\sin(x) & \cos(x) +\end{vmatrix} = 1 +$$ + +Функции $C_1(x)$ и $C_2(x)$: + +$$ +C_1(x) = -\int \sin(x) \sin(x) dx = -\frac{1}{2} \int (1 - \cos(2x)) dx = -\frac{1}{2}x + \frac{1}{4} \sin(2x) +$$ + +$$ +C_2(x) = \int \cos(x) \sin(x) dx = \frac{1}{2} \int \sin(2x) dx = -\frac{1}{4} \cos(2x) +$$ + +Частное решение: + +$$ +y_p(x) = C_1(x) y_1(x) + C_2(x) y_2(x) = -\frac{1}{2}x \cos(x) + \frac{1}{4} \sin(2x) \cos(x) - \frac{1}{4} \cos(2x) \sin(x) +$$ + +Общее решение: + +$$ +y(x) = C_1 \cos(x) + C_2 \sin(x) -\frac{1}{2}x \cos(x) + \frac{1}{4} \sin(2x) \cos(x) - \frac{1}{4} \cos(2x) \sin(x) +$$ + +Пример 2. Решить уравнение: + +$$ +y'' - 3y' + 2y = e^{x} +$$ + +Решение. Найдем фундаментальную систему решений однородного уравнения: + +$$ +y_1(x) = e^{x}, \quad y_2(x) = e^{2x} +$$ + +Определитель Виронского: + +$$ +W(x) = \begin{vmatrix} +e^{x} & e^{2x} \\ +e^{x} & 2e^{2x} +\end{vmatrix} = e^{3x} +$$ + +Функции $C_1(x)$ и $C_2(x)$: + +$$ +C_1(x) = -\int \frac{e^{2x} e^{x}}{e^{3x}} dx = -\int dx = -x +$$ + +$$ +C_2(x) = \int \frac{e^{x} e^{x}}{e^{3x}} dx = \int dx = x +$$ + +Частное решение: + +$$ +y_p(x) = C_1(x) y_1(x) + C_2(x) y_2(x) = -x e^{x} + x e^{2x} +$$ + +Общее решение: + +$$ +y(x) = C_1 e^{x} + C_2 e^{2x} -x e^{x} + x e^{2x} +$$ diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/2.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/2.md new file mode 100644 index 0000000..45415d6 --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/2.md @@ -0,0 +1,91 @@ +>Понятие ДУ 1-го порядка, решение ДУ, задача Коши, геометрический смысл ДУ и его решения. Понятия общего и частного решений для ДУ 1-го порядка. + +Определение: + +Дифференциальным уравнением 1-го порядка называется уравнение вида: + +$$ +F(x, y, y') = 0 +$$ + +где $F$ - некоторая функция от трех переменных $x, y, y'$, $y'$ - первая производная функции $y$ по переменной $x$. + +Решением дифференциального уравнения 1-го порядка называется любая функция $y = f(x)$, удовлетворяющая этому уравнению на некотором интервале, т.е. такая, что: + +$$ +F(x, f(x), f'(x)) = 0 +$$ + +для всех $x$ из некоторого интервала. + +Задача Коши для дифференциального уравнения 1-го порядка состоит в нахождении решения уравнения, удовлетворяющего начальному условию вида: + +$$ +y(x_0) = y_0 +$$ + +где $x_0$ и $y_0$ - заданные числа. + +Геометрический смысл дифференциального уравнения 1-го порядка заключается в том, что оно определяет направление касательной к графику решения уравнения в каждой точке. Решение уравнения - это кривая, касательная к которой в каждой точке имеет направление, заданное дифференциальным уравнением. + +Понятия общего и частного решений для дифференциального уравнения 1-го порядка: + +Общим решением дифференциального уравнения 1-го порядка называется множество всех решений уравнения, зависящих от произвольной постоянной. + +Частным решением дифференциального уравнения 1-го порядка называется конкретное решение уравнения, полученное из общего решения путем присваивания произвольной постоянной определенного значения. + +Примеры: + +1. Найти общее решение дифференциального уравнения 1-го порядка: + +$$ +y' = 2x +$$ + +Решение: + +Интегрируем обе части уравнения: + +$$ +y = x^2 + C +$$ + +где $C$ - произвольная постоянная. + +Ответ: Общее решение дифференциального уравнения $y' = 2x$ имеет вид $y = x^2 + C$. + +2. Найти частное решение дифференциального уравнения 1-го порядка: + +$$ +y' = 2x +$$ + +с начальным условием $y(1) = 2$. + +Решение: + +Найдем общее решение уравнения: + +$$ +y = x^2 + C +$$ + +Подставим начальное условие: + +$$ +2 = 1^2 + C +$$ + +Найдем значение произвольной постоянной: + +$$ +C = 1 +$$ + +Подставим значение произвольной постоянной в общее решение: + +$$ +y = x^2 + 1 +$$ + +Ответ: Частное решение дифференциального уравнения $y' = 2x$ с начальным условием $y(1) = 2$ имеет вид $y = x^2 + 1$. diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/3.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/3.md new file mode 100644 index 0000000..7a3004d --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/3.md @@ -0,0 +1,112 @@ +>Формулировка теоремы о существовании и единственности решения задачи Коши для ДУ 1-го порядка. + +Определение: + +Задача Коши для дифференциального уравнения 1-го порядка состоит в нахождении решения уравнения вида: + +$$ +y' = f(x, y) +$$ + +с начальным условием вида: + +$$ +y(x_0) = y_0 +$$ + +где $f(x, y)$ - некоторая функция от двух переменных $x$ и $y$, $x_0$ и $y_0$ - заданные числа. + +Теорема о существовании и единственности решения задачи Коши для дифференциального уравнения 1-го порядка формулируется следующим образом: + +Теорема. Пусть функция $f(x, y)$ непрерывна в некоторой области $D$ плоскости $xy$ и удовлетворяет условию Липшица в этой области, **т.е. существует такая постоянная $L > 0$, что для любых точек $(x_1, y_1)$ и $(x_2, y_2)$ из области $D$ выполняется неравенство**: + +$$ +|f(x_1, y_1) - f(x_2, y_2)| \leq L(|x_1 - x_2| + |y_1 - y_2|) +$$ + +Тогда для любой точки $(x_0, y_0)$ из области $D$ существует единственное решение $y = \phi(x)$ задачи Коши: + +$$ +y' = f(x, y), \ +y(x_0) = y_0 +$$ + +причем это решение определено на некотором интервале, содержащем точку $x_0$. + +Замечание: + +Условие Липшица для функции $f(x, y)$ означает, что функция $f(x, y)$ не сильно меняется при малых изменениях аргументов $x$ и $y$. Это условие гарантирует существование и единственность решения задачи Коши. + +Пример: + +Рассмотрим следующую задачу Коши: + +$$ +y' = 2x - y, \ +y(0) = 1 +$$ + +Проверим, что функция $f(x, y) = 2x - y$ удовлетворяет условиям теоремы о существовании и единственности решения задачи Коши. + +Заметим, что функция $f(x, y) = 2x - y$ непрерывна во всей плоскости $xy$. Найдем частные производные функции $f(x, y)$ по переменным $x$ и $y$: + +$$ +\frac{\partial f}{\partial x} = 2, \quad \frac{\partial f}{\partial y} = -1 +$$ + +Заметим, что частные производные функции $f(x, y)$ ограничены во всей плоскости $xy$. Следовательно, функция $f(x, y)$ удовлетворяет условию Липшица во всей плоскости $xy$. + +Таким образом, по теореме о существовании и единственности решения задачи Коши, существует единственное решение $y = \phi(x)$ нашей задачи, определенное на некотором интервале, содержащем точку $x_0 = 0$. + +Найдем это решение. Для этого решим дифференциальное уравнение: + +$$ +y' = 2x - y +$$ + +Используем метод интегрирующего множителя. Интегрирующим множителем для нашего уравнения будет функция $e^{-x}$. Умножим обе части уравнения на эту функцию: + +$$ +e^{-x}y' + e^{-x}y = 2xe^{-x} +$$ + +Заметим, что левая часть уравнения является производной функции $ye^{-x}$: + +$$ +(ye^{-x})' = 2xe^{-x} +$$ + +Интегрируем обе части уравнения: + +$$ +ye^{-x} = -\int 2xe^{-x} dx = 2xe^{-x} + 2e^{-x} + C +$$ + +где $C$ - произвольная постоянная. + +Умножим обе части равенства на $e^{x}$: + +$$ +y = 2x + 2 + Ce^{x} +$$ + +Подставим начальное условие: + +$$ +1 = 2 \cdot 0 + 2 + Ce^{0} +$$ + +Найдем значение произвольной постоянной: + +$$ +C = -1 +$$ + +Подставим значение произвольной постоянной в решение: + +$$ +y = 2x + 1 - e^{x} +$$ + +Ответ: Решение нашей задачи Коши имеет вид $y = 2x + 1 - e^{x}$. + diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/4.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/4.md new file mode 100644 index 0000000..5e353a2 --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/4.md @@ -0,0 +1,77 @@ +>ДУ 1-го порядка с разделяющимися переменными: понятие, метод интегрирования. + +Определение: + +Дифференциальным уравнением 1-го порядка с разделяющимися переменными называется уравнение вида: + +$$ +y' = f(x)g(y) +$$ + +где $f(x)$ и $g(y)$ - некоторые функции от переменных $x$ и $y$ соответственно. + +Метод интегрирования дифференциальных уравнений 1-го порядка с разделяющимися переменными состоит в следующем: + +1. Разделим обе части уравнения на $g(y)$: + +$$ +\frac{y'}{g(y)} = f(x) +$$ + +2. Интегрируем обе части уравнения по переменной $x$: + +$$ +\int \frac{y'}{g(y)} dx = \int f(x) dx + C +$$ + +где $C$ - произвольная постоянная. + +3. Заменим $y'$ на $dy/dx$ и проинтегрируем левую часть уравнения по переменной $y$: + +$$ +\int \frac{1}{g(y)} dy = \int f(x) dx + C +$$ + +4. Найдем решение уравнения относительно $y$. + +Пример: + +Рассмотрим следующее дифференциальное уравнение: + +$$ +y' = \frac{x}{y} +$$ + +Это уравнение имеет вид $y' = f(x)g(y)$, где $f(x) = x$, $g(y) = 1/y$. Следовательно, это уравнение с разделяющимися переменными. + +Решим это уравнение методом интегрирования: + +1. Разделим обе части уравнения на $g(y)$: + +$$ +y'y = x +$$ + +2. Интегрируем обе части уравнения по переменной $x$: + +$$ +\int y'y dx = \int x dx + C +$$ + +3. Заменим $y'$ на $dy/dx$ и проинтегрируем левую часть уравнения по переменной $y$: + +$$ +\int y dy = \int x dx + C +$$ + +4. Найдем решение уравнения относительно $y$: + +$$ +\frac{y^2}{2} = \frac{x^2}{2} + C +$$ + +$$ +y = \pm \sqrt{x^2 + 2C} +$$ + +Ответ: Решение нашего дифференциального уравнения имеет вид $y = \pm \sqrt{x^2 + 2C}$. diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/5.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/5.md new file mode 100644 index 0000000..1681c1e --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/5.md @@ -0,0 +1,136 @@ +> Однородные ДУ 1-го порядка: понятия и метод интегрирования. +Доклад: Однородные дифференциальные уравнения 1-го порядка: понятия и метод интегрирования + +1. Определения и терминология + +Однородное дифференциальное уравнение 1-го порядка имеет вид: + +$$ +\frac{dy}{dx} = f\left(\frac{y}{x}\right) \tag{1} +$$ + +где $f$ - некоторая функция от переменной $z = \frac{y}{x}$. + +Здесь $y = y(x)$ - неизвестная функция, $x$ - независимая переменная, $\frac{dy}{dx}$ - производная функции $y(x)$ по переменной $x$. + +2. Сведение к линейному ДУ 1-го порядка + +Для решения однородного ДУ 1-го порядка (1) можно воспользоваться следующим подходом: ввести новую переменную $z = \frac{y}{x}$ и выразить $y$ и $\frac{dy}{dx}$ через $z$ и $x$. Тогда уравнение (1) примет вид: + +$$ +z + x\frac{dz}{dx} = f(z) \tag{2} +$$ + +Это уравнение представляет собой линейное неоднородное ДУ 1-го порядка относительно функции $z(x)$. + +3. Метод интегрирования + +Для решения линейного неоднородного ДУ 1-го порядка (2) можно воспользоваться методом интегрирующего множителя. Найдем интегрирующий множитель $\mu(x)$ такой, что произведение $\mu(x) \cdot (z + x\frac{dz}{dx})$ будет полной производной некоторой функции $u(x)$: + +$$ +\mu(x) \cdot (z + x\frac{dz}{dx}) = \frac{du}{dx} \tag{3} +$$ + +Интегрирующий множитель для линейного ДУ 1-го порядка имеет вид: + +$$ +\mu(x) = e^{\int P(x) dx} \tag{4} +$$ + +где $P(x)$ - коэффициент при $\frac{dz}{dx}$ в уравнении (2). В нашем случае $P(x) = \frac{1}{x}$, поэтому + +$$ +\mu(x) = e^{\int \frac{1}{x} dx} = e^{\ln|x|} = |x| \tag{5} +$$ + +Умножим уравнение (2) на найденный интегрирующий множитель $\mu(x) = x$: + +$$ +xz + x^2\frac{dz}{dx} = xf(z) \tag{6} +$$ + +Левая часть уравнения (6) является полной производной функции $u(x) = xz$: + +$$ +\frac{du}{dx} = x\frac{dz}{dx} + z = xf(z) \tag{7} +$$ + +Теперь интегрируем обе части уравнения (7) по переменной $x$: + +$$ +u(x) = \int xf(z) dx + C_1 \tag{8} +$$ + +где $C_1$ - постоянная интегрирования. + +4. Нахождение решения исходного ДУ + +Подставляя в полученное решение (8) выражение для $u(x) = xz$ и возвращаясь к исходной переменной $y$, находим общее решение исходного однородного ДУ 1-го порядка (1): + +$$ +y(x) = x \cdot \left( \int f\left(\frac{y}{x}\right) dx + C_1 \right) \tag{9} +$$ + +Доклад: Однородные дифференциальные уравнения 1-го порядка: понятия и метод интегрирования + +5. Примеры решения однородных ДУ 1-го порядка + +Рассмотрим несколько примеров решения однородных дифференциальных уравнений 1-го порядка, используя метод, описанный выше. + +Пример 1. Решить уравнение: +$$ +\frac{dy}{dx} = \frac{2y}{x} \tag{10} +$$ + +Решение. Заметим, что это однородное ДУ 1-го порядка. Введем новую переменную $z = \frac{y}{x}$: + +$$ +z + x\frac{dz}{dx} = 2z +$$ + +Получили линейное неоднородное ДУ 1-го порядка относительно функции $z(x)$. Найдем интегрирующий множитель $\mu(x) = e^{\int \frac{1}{x} dx} = |x|$ и умножим уравнение на него: + +$$ +xz + x^2\frac{dz}{dx} = 2xz +$$ + +Левая часть является полной производной функции $u(x) = xz$. Интегрируем обе части уравнения: + +$$ +u(x) = xz = \int 2z dx + C_1 +$$ + +Возвращаясь к исходной переменной $y$, находим общее решение: + +$$ +y(x) = C_1x + C_2x^2 \tag{11} +$$ + +Пример 2. Решить уравнение: +$$ +\frac{dy}{dx} = \frac{y^2 - x^2}{2xy} \tag{12} +$$ + +Решение. Это также однородное ДУ 1-го порядка. Введем новую переменную $z = \frac{y}{x}$: + +$$ +z + x\frac{dz}{dx} = \frac{z^2 - 1}{2z} +$$ + +Найдем интегрирующий множитель $\mu(x) = e^{\int -\frac{1}{2x} dx} = \frac{1}{\sqrt{|x|}}$ и умножим уравнение на него: + +$$ +\sqrt{|x|}z + \sqrt{|x|}x\frac{dz}{dx} = \frac{\sqrt{|x|}(z^2 - 1)}{2z} +$$ + +Левая часть является полной производной функции $u(x) = \sqrt{|x|}z$. Интегрируем обе части уравнения: + +$$ +u(x) = \sqrt{|x|}z = \int \frac{\sqrt{|x|}(z^2 - 1)}{2z} dx + C_1 +$$ + +Возвращаясь к исходной переменной $y$, находим общее решение: + +$$ +y(x) = \pm \sqrt{C_1x^2 + x^4} \tag{13} +$$ diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/6.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/6.md new file mode 100644 index 0000000..0931699 --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/6.md @@ -0,0 +1,120 @@ +>Линейные ДУ 1-го порядка. Теорема о структуре общего решения линейного неоднородного уравнения. Метод интегрирования линейного неоднородного уравнения (метод Лагранжа вариации произвольной постоянной). + + +1. Линейные ДУ 1-го порядка + +Линейное дифференциальное уравнение 1-го порядка имеет вид: + +$$ +\frac{dy}{dx} + P(x)y = Q(x) \tag{1} +$$ + +где $y = y(x)$ - неизвестная функция, $x$ - независимая переменная, $P(x)$ и $Q(x)$ - непрерывные функции на некотором интервале $(a, b)$. + +2. Теорема о структуре общего решения линейного неоднородного уравнения + +Теорема. Общее решение линейного неоднородного уравнения (1) представляет собой сумму общего решения соответствующего однородного уравнения (решения с нулевым правой частью) и одного частного решения неоднородного уравнения: + +$$ +y(x) = y_0(x) + y_p(x) \tag{2} +$$ + +где $y_0(x)$ - общее решение однородного уравнения $\frac{dy}{dx} + P(x)y = 0$, а $y_p(x)$ - частное решение неоднородного уравнения (1). + +3. Метод Лагранжа вариации произвольной постоянной + +Для нахождения частного решения неоднородного уравнения (1) можно воспользоваться методом Лагранжа вариации произвольной постоянной. Этот метод заключается в следующем: + +- Найти общее решение однородного уравнения $y_0(x) = C \cdot e^{-\int P(x) dx}$, где $C$ - произвольная постоянная. + +- Предположить, что частное решение неоднородного уравнения имеет вид $y_p(x) = C(x) \cdot e^{-\int P(x) dx}$, где $C(x)$ - некоторая функция от $x$. + +- Найти функцию $C(x)$, подставляя $y_p(x)$ в уравнение (1) и решая полученное дифференциальное уравнение относительно $C(x)$. + +- Найти частное решение $y_p(x)$ и построить общее решение неоднородного уравнения (1) по формуле (2). + +4. Примеры решения линейных неоднородных ДУ 1-го порядка + +Рассмотрим несколько примеров решения линейных неоднородных дифференциальных уравнений 1-го порядка с помощью метода Лагранжа вариации произвольной постоянной. + +Пример 1. Решить уравнение: +$$ +\frac{dy}{dx} + y = e^x \tag{3} +$$ + +Решение. Найдем общее решение однородного уравнения $\frac{dy}{dx} + y = 0$: + +$$ +y_0(x) = C \cdot e^{-\int dx} = C \cdot e^{-x} +$$ + +Предположим, что частное решение неоднородного уравнения (3) имеет вид $y_p(x) = C(x) \cdot e^{-x}$. Подставим это выражение в уравнение (3): + +$$ +-C(x)e^{-x} + C'(x)e^{-x} + C(x)e^{-x} = e^x +$$ + +Отсюда находим $C'(x)$: + +$$ +C'(x) = e^{2x} +$$ + +Интегрируя эту функцию, получим $C(x)$: + +$$ +C(x) = \int e^{2x} dx = \frac{1}{2}e^{2x} + C_1 +$$ + +Найдем частное решение $y_p(x)$: + +$$ +y_p(x) = C(x) \cdot e^{-x} = \frac{1}{2}e^x +$$ + +Общее решение уравнения (3): + +$$ +y(x) = y_0(x) + y_p(x) = C \cdot e^{-x} + \frac{1}{2}e^x \tag{4} +$$ + +Пример 2. Решить уравнение: +$$ +\frac{dy}{dx} - \frac{2}{x}y = x^3 \tag{5} +$$ + +Решение. Найдем общее решение однородного уравнения $\frac{dy}{dx} - \frac{2}{x}y = 0$: + +$$ +y_0(x) = C \cdot e^{\int \frac{2}{x} dx} = C \cdot x^2 +$$ + +Предположим, что частное решение неоднородного уравнения (5) имеет вид $y_p(x) = C(x) \cdot x^2$. Подставим это выражение в уравнение (5): + +$$ +2C(x)x + C'(x)x^2 - 2C(x)x = x^3 +$$ + +Отсюда находим $C'(x)$: + +$$ +C'(x) = x +$$ + +Интегрируя эту функцию, получим $C(x)$: + +$$ +C(x) = \int x dx = \frac{1}{2}x^2 + C_1 +$$ + +Найдем частное решение $y_p(x)$: + +$$ +y_p(x) = C(x) \cdot x^2 = \frac{1}{2}x^4 +$$ + +Общее решение уравнения (5): + +$$ +y(x) = y_0(x) + y_p(x) = C \cdot x^2 + \frac{1}{2}x^4 \tag{6} +$$ diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/7.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/7.md new file mode 100644 index 0000000..2b9ad73 --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/7.md @@ -0,0 +1,153 @@ +>ДУ в полных дифференциалах. Необходимое и достаточное условие уравнения в полных дифференциалах. Восстановление функции по ее полному дифференциалу. + +1. Дифференциальные уравнения в полных дифференциалах + +Дифференциальное уравнение 1-го порядка вида + +$$ +M(x, y) dx + N(x, y) dy = 0 \tag{1} +$$ + +называется дифференциальным уравнением в полных дифференциалах, если существует функция $u(x, y)$, такая что + +$$ +du = M(x, y) dx + N(x, y) dy \tag{2} +$$ + +Функция $u(x, y)$ в этом случае называется первообразной дифференциального уравнения (1). + +2. Необходимое и достаточное условие уравнения в полных дифференциалах + +Теорема. Для того, чтобы дифференциальное уравнение (1) было уравнением в полных дифференциалах, необходимо и достаточно, чтобы выполнялось следующее условие: + +$$ +\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{\partial N}{\partial x} \tag{3} +$$ + +Это условие называется условием интегрируемости дифференциального уравнения (1). + +3. Восстановление функции по ее полному дифференциалу + +Если дифференциальное уравнение (1) является уравнением в полных дифференциалах, то его можно решить, восстановив функцию $u(x, y)$ по ее полному дифференциалу (2). Для этого необходимо: + +- Вычислить частные производные $\frac{\partial u}{\partial x}$ и $\frac{\partial u}{\partial y}$ из уравнения (2): + +$$ +\frac{\partial u}{\partial x} = M(x, y), \quad \frac{\partial u}{\partial y} = N(x, y) +$$ + +- Интегрировать одну из этих частных производных по соответствующей переменной, считая другую переменную постоянной. Например, интегрируем $\frac{\partial u}{\partial x}$ по $x$: + +$$ +u(x, y) = \int M(x, y) dx + \varphi(y) +$$ + +Здесь $\varphi(y)$ - произвольная функция от $y$, которая появляется при интегрировании по $x$. + +- Найти производную $u(x, y)$ по другой переменной ($\frac{\partial u}{\partial y}$) и сравнить ее с $N(x, y)$: + +$$ +\frac{\partial u}{\partial y} = \frac{\partial}{\partial y} \left( \int M(x, y) dx \right) + \varphi'(y) = N(x, y) +$$ + +- Из последнего равенства определить функцию $\varphi(y)$ и подставить ее в выражение для $u(x, y)$. + +4. Примеры решения ДУ в полных дифференциалах + +Рассмотрим несколько примеров решения дифференциальных уравнений в полных дифференциалах. + +Пример 1. Решить уравнение: +$$ +(2xy + y^2) dx + (x^2 + 2xy) dy = 0 \tag{4} +$$ + +Решение. Проверим условие интегрируемости (3): + +$$ +\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{\partial}{\partial y} (2xy + y^2) = 2x + 2y, \quad \frac{\partial N}{\partial x} = \frac{\partial}{\partial x} (x^2 + 2xy) = 2x + 2y +$$ + +Условие интегрируемости выполняется, значит, уравнение (4) является уравнением в полных дифференциалах. Восстановим функцию $u(x, y)$ по ее полному дифференциалу: + +$$ +du = (2xy + y^2) dx + (x^2 + 2xy) dy +$$ + +Найдем частные производные $\frac{\partial u}{\partial x}$ и $\frac{\partial u}{\partial y}$: + +$$ +\frac{\partial u}{\partial x} = 2xy + y^2, \quad \frac{\partial u}{\partial y} = x^2 + 2xy +$$ + +Интегрируем $\frac{\partial u}{\partial x}$ по $x$: + +$$ +u(x, y) = \int (2xy + y^2) dx = x^2y + xy^2 + \varphi(y) +$$ + +Найдем $\frac{\partial u}{\partial y}$ и сравним его с $N(x, y)$: + +$$ +\frac{\partial u}{\partial y} = x^2 + 2xy + \varphi'(y) = x^2 + 2xy +$$ + +Отсюда находим $\varphi'(y) = 0$ и $\varphi(y) = C$, где $C$ - произвольная постоянная. Получаем функцию $u(x, y)$: + +$$ +u(x, y) = x^2y + xy^2 + C +$$ + +Общее решение уравнения (4): + +$$ +x^2y + xy^2 = C \tag{5} +$$ + +Пример 2. Решить уравнение: +$$ +(ye^{xy} + 2x) dx + (xe^{xy} - 1) dy = 0 \tag{6} +$$ + +Решение. Проверим условие интегрируемости (3): + +$$ +\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{\partial}{\partial y} (ye^{xy} + 2x) = e^{xy} + xye^{xy}, \quad \frac{\partial N}{\partial x} = \frac{\partial}{\partial x} (xe^{xy} - 1) = e^{xy} + xye^{xy} +$$ + +Условие интегрируемости выполняется, значит, уравнение (6) является уравнением в полных дифференциалах. Восстановим функцию $u(x, y)$ по ее полному дифференциалу: + +$$ +du = (ye^{xy} + 2x) dx + (xe^{xy} - 1) dy +$$ + +Найдем частные производные $\frac{\partial u}{\partial x}$ и $\frac{\partial u}{\partial y}$: + +$$ +\frac{\partial u}{\partial x} = ye^{xy} + 2x, \quad \frac{\partial u}{\partial y} = xe^{xy} - 1 +$$ + +Интегрируем $\frac{\partial u}{\partial x}$ по $x$: + +$$ +u(x, y) = \int (ye^{xy} + 2x) dx = e^{xy} + x^2 + \varphi(y) +$$ + +Найдем $\frac{\partial u}{\partial y}$ и сравним его с $N(x, y)$: + +$$ +\frac{\partial u}{\partial y} = xe^{xy} + \varphi'(y) = xe^{xy} - 1 +$$ + +Отсюда находим $\varphi'(y) = -1$ и $\varphi(y) = -y + C$, где $C$ - произвольная постоянная. Получаем функцию $u(x, y)$: + +$$ +u(x, y) = e^{xy} + x^2 - y + C +$$ + +Общее решение уравнения (6): + +$$ +e^{xy} + x^2 - y = C \tag{7} +$$ + + diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/8.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/8.md new file mode 100644 index 0000000..f67f32c --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/8.md @@ -0,0 +1,161 @@ +>ДУ второго порядка. Задача Коши. + +1. Дифференциальные уравнения второго порядка + +Дифференциальное уравнение вида + +$$ +F\left(x, y, y', y''\right) = 0 \tag{1} +$$ + +где $y = y(x)$ - неизвестная функция, $x$ - независимая переменная, $y'$ и $y''$ - первая и вторая производные функции $y(x)$ по переменной $x$, называется дифференциальным уравнением второго порядка. + +Если дифференциальное уравнение второго порядка можно записать в виде + +$$ +y'' = f\left(x, y, y'\right) \tag{2} +$$ + +то оно называется явным дифференциальным уравнением второго порядка. В противном случае, если уравнение нельзя записать в виде (2), оно называется неявным дифференциальным уравнением второго порядка. + +2. Классификация дифференциальных уравнений второго порядка + +Дифференциальные уравнения второго порядка можно классифицировать по следующим признакам: + +- Линейность/нелинейность: если функция $f$ в уравнении (2) является линейной функцией от $y$ и $y'$, то уравнение называется линейным; в противном случае, если функция $f$ является нелинейной функцией от $y$ и $y'$, то уравнение называется нелинейным. + +- Однородность/неоднородность: если функция $f$ в уравнении (2) является однородной функцией от $y$ и $y'$, то уравнение называется однородным; в противном случае, если функция $f$ является неоднородной функцией от $y$ и $y'$, то уравнение называется неоднородным. + +- Постоянство/переменность коэффициентов: если функция $f$ в уравнении (2) не зависит от переменной $x$, то уравнение называется уравнением с постоянными коэффициентами; в противном случае, если функция $f$ зависит от переменной $x$, то уравнение называется уравнением с переменными коэффициентами. + +3. Задача Коши для дифференциальных уравнений второго порядка + +Задача Коши для дифференциального уравнения второго порядка (1) состоит в нахождении решения $y(x)$, удовлетворяющего начальным условиям: + +$$ +y(x_0) = y_0, \quad y'(x_0) = y'_0 \tag{3} +$$ + +где $x_0$, $y_0$ и $y'_0$ - заданные числа. + +Теорема существования и единственности решения задачи Коши: + +Если функция $f$ в уравнении (2) непрерывна в некоторой области $D \subset \mathbb{R}^3$, содержащей точку $(x_0, y_0, y'_0)$, то в этой области существует единственное решение $y(x)$ задачи Коши (1), (3). + +4. Примеры решения задач Коши для дифференциальных уравнений второго порядка + +Рассмотрим несколько примеров решения задач Коши для дифференциальных уравнений второго порядка. + +Пример 1. Решить задачу Коши: + +$$ +y'' - 3y' + 2y = 0, \quad y(0) = 1, \quad y'(0) = -1 +$$ + +Решение. Найдем характеристическое уравнение: + +$$ +r^2 - 3r + 2 = 0 +$$ + +Найдем корни этого уравнения: + +$$ +r_1 = 1, \quad r_2 = 2 +$$ + +Общее решение уравнения: + +$$ +y(x) = C_1 e^{x} + C_2 e^{2x} +$$ + +Найдем производную $y'(x)$: + +$$ +y'(x) = C_1 e^{x} + 2C_2 e^{2x} +$$ + +Используя начальные условия, находим константы $C_1$ и $C_2$: + +$$ +\begin{cases} +C_1 + C_2 = 1 \\ +C_1 + 2C_2 = -1 +\end{cases} +$$ + +Решаем систему уравнений: + +$$ +C_1 = 2, \quad C_2 = -1 +$$ + +Получаем решение задачи Коши: + +$$ +y(x) = 2e^{x} - e^{2x} +$$ + +Пример 2. Решить задачу Коши: + +$$ +y'' + y = \sin(x), \quad y(0) = 0, \quad y'(0) = 1 +$$ + +Решение. Найдем общее решение однородного уравнения $y'' + y = 0$: + +$$ +y_0(x) = C_1 \cos(x) + C_2 \sin(x) +$$ + +Найдем частное решение неоднородного уравнения $y'' + y = \sin(x)$ методом неопределенных коэффициентов: + +$$ +y_p(x) = A \cos(x) + B \sin(x) +$$ + +Подставим $y_p(x)$ в уравнение: + +$$ +-A \cos(x) - B \sin(x) + A \cos(x) + B \sin(x) = \sin(x) +$$ + +Отсюда находим $A = 0$ и $B = -\frac{1}{2}$. Получаем частное решение: + +$$ +y_p(x) = -\frac{1}{2} \sin(x) +$$ + +Общее решение уравнения: + +$$ +y(x) = C_1 \cos(x) + C_2 \sin(x) - \frac{1}{2} \sin(x) +$$ + +Найдем производную $y'(x)$: + +$$ +y'(x) = -C_1 \sin(x) + C_2 \cos(x) - \frac{1}{2} \cos(x) +$$ + +Используя начальные условия, находим константы $C_1$ и $C_2$: + +$$ +\begin{cases} +C_1 = 0 \\ +C_2 - \frac{1}{2} = 1 +\end{cases} +$$ + +Решаем систему уравнений: + +$$ +C_1 = 0, \quad C_2 = \frac{3}{2} +$$ + +Получаем решение задачи Коши: + +$$ +y(x) = \frac{3}{2} \sin(x) - \frac{1}{2} \sin(x) = \sin(x) +$$ diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/9.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/9.md new file mode 100644 index 0000000..408b745 --- /dev/null +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/9.md @@ -0,0 +1,159 @@ +>Линейное однородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами, метод Эйлера, характеристическое уравнение, построение фундаментальной системы решений. Теорема о структуре общего решения линейного однородного уравнения + +1. Линейное однородное ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами + +Линейное однородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами имеет вид: + +$$ +a y''(x) + b y'(x) + c y(x) = 0 \tag{1} +$$ + +где $a, b, c$ - постоянные коэффициенты, $a \neq 0$, $y = y(x)$ - неизвестная функция, $x$ - независимая переменная, $y'$ и $y''$ - первая и вторая производные функции $y(x)$ по переменной $x$. + +2. Метод Эйлера и характеристическое уравнение + +Для решения уравнения (1) можно воспользоваться методом Эйлера. Этот метод основан на поиске решения уравнения (1) в виде экспоненциальной функции: + +$$ +y(x) = e^{rx} \tag{2} +$$ + +где $r$ - некоторый постоянный коэффициент. Подставим функцию (2) в уравнение (1): + +$$ +a r^2 e^{rx} + b r e^{rx} + c e^{rx} = 0 +$$ + +Отсюда получаем характеристическое уравнение: + +$$ +a r^2 + b r + c = 0 \tag{3} +$$ + +Это квадратное уравнение относительно $r$. Найдем его корни $r_1$ и $r_2$. + +3. Построение фундаментальной системы решений + +Рассмотрим три возможных случая корней характеристического уравнения (3): + +- Корни $r_1$ и $r_2$ вещественные и различные. В этом случае фундаментальной системой решений уравнения (1) будут функции: + +$$ +y_1(x) = e^{r_1 x}, \quad y_2(x) = e^{r_2 x} +$$ + +- Корни $r_1$ и $r_2$ вещественные и совпадающие ($r_1 = r_2 = r$). В этом случае фундаментальной системой решений уравнения (1) будут функции: + +$$ +y_1(x) = e^{r x}, \quad y_2(x) = x e^{r x} +$$ + +- Корни $r_1$ и $r_2$ комплексные сопряженные ($r_1 = \alpha + i \beta$, $r_2 = \alpha - i \beta$). В этом случае фундаментальной системой решений уравнения (1) будут функции: + +$$ +y_1(x) = e^{\alpha x} \cos(\beta x), \quad y_2(x) = e^{\alpha x} \sin(\beta x) +$$ + +4. Теорема о структуре общего решения линейного однородного уравнения + +Теорема. Общее решение линейного однородного дифференциального уравнения второго порядка (1) представляет собой линейную комбинацию решений фундаментальной системы: + +$$ +y(x) = C_1 y_1(x) + C_2 y_2(x) \tag{4} +$$ + +где $C_1$ и $C_2$ - произвольные постоянные. + +5. Примеры решения линейных однородных ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами + +Рассмотрим несколько примеров решения линейных однородных дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами. + +Пример 1. Решить уравнение: + +$$ +y'' - 3y' + 2y = 0 +$$ + +Решение. Найдем характеристическое уравнение: + +$$ +r^2 - 3r + 2 = 0 +$$ + +Найдем корни этого уравнения: + +$$ +r_1 = 1, \quad r_2 = 2 +$$ + +Фундаментальная система решений: + +$$ +y_1(x) = e^{x}, \quad y_2(x) = e^{2x} +$$ + +Общее решение уравнения: + +$$ +y(x) = C_1 e^{x} + C_2 e^{2x} +$$ + +Пример 2. Решить уравнение: + +$$ +y'' + 4y' + 4y = 0 +$$ + +Решение. Найдем характеристическое уравнение: + +$$ +r^2 + 4r + 4 = 0 +$$ + +Найдем корни этого уравнения: + +$$ +r_1 = r_2 = -2 +$$ + +Фундаментальная система решений: + +$$ +y_1(x) = e^{-2x}, \quad y_2(x) = x e^{-2x} +$$ + +Общее решение уравнения: + +$$ +y(x) = C_1 e^{-2x} + C_2 x e^{-2x} +$$ + +Пример 3. Решить уравнение: + +$$ +y'' + y = 0 +$$ + +Решение. Найдем характеристическое уравнение: + +$$ +r^2 + 1 = 0 +$$ + +Найдем корни этого уравнения: + +$$ +r_1 = i, \quad r_2 = -i +$$ + +Фундаментальная система решений: + +$$ +y_1(x) = \cos(x), \quad y_2(x) = \sin(x) +$$ + +Общее решение уравнения: + +$$ +y(x) = C_1 \cos(x) + C_2 \sin(x) +$$ diff --git a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Вопросы.md b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Вопросы.md index 4d15118..124cf36 100644 --- a/1 курс/2 семестр/Вышмат/Вопросы.md +++ b/1 курс/2 семестр/Вышмат/Вопросы.md @@ -43,16 +43,16 @@ # Раздел 3. Дифференциальные уравнения ## Теория -1. Понятие обыкновенного ДУ, порядок ДУ, решение ДУ. -2. Понятие ДУ 1-го порядка, решение ДУ, задача Коши, геометрический смысл ДУ и его решения. Понятия общего и частного решений для ДУ 1-го порядка. -3. Формулировка теоремы о существовании и единственности решения задачи Коши для ДУ 1-го порядка. -4. ДУ 1-го порядка с разделяющимися переменными: понятие, метод интегрирования. -5. Однородные ДУ 1-го порядка: понятия и метод интегрирования. -6. Линейные ДУ 1-го порядка. Теорема о структуре общего решения линейного неоднородного уравнения. Метод интегрирования линейного неоднородного уравнения (метод Лагранжа вариации произвольной постоянной). -7. ДУ в полных дифференциалах. Необходимое и достаточное условие уравнения в полных дифференциалах. Восстановление функции по ее полному дифференциалу. -8. ДУ второго порядка. Задача Коши. -9. Линейное однородное ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами, метод Эйлера, характеристическое уравнение, построение фундаментальной системы решений. Теорема о структуре общего решения линейного однородного уравнения. -10. Линейное неоднородное ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами. Теорема о структуре общего решения линейного неоднородного уравнения. Метод вариации произвольных постоянных. +1. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/1|Понятие обыкновенного ДУ, порядок ДУ, решение ДУ.]] +2. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/2|Понятие ДУ 1-го порядка, решение ДУ, задача Коши, геометрический смысл ДУ и его решения. Понятия общего и частного решений для ДУ 1-го порядка.]] +3. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/3|Формулировка теоремы о существовании и единственности решения задачи Коши для ДУ 1-го порядка.]] +4. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/4|ДУ 1-го порядка с разделяющимися переменными: понятие, метод интегрирования.]] +5. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/5|Однородные ДУ 1-го порядка: понятия и метод интегрирования.]] +6. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/6|Линейные ДУ 1-го порядка. Теорема о структуре общего решения линейного неоднородного уравнения. Метод интегрирования линейного неоднородного уравнения (метод Лагранжа вариации произвольной постоянной).]] +7. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/7|ДУ в полных дифференциалах. Необходимое и достаточное условие уравнения в полных дифференциалах. Восстановление функции по ее полному дифференциалу.]] +8. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/8|ДУ второго порядка. Задача Коши.]] +9. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/9|Линейное однородное ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами, метод Эйлера, характеристическое уравнение, построение фундаментальной системы решений. Теорема о структуре общего решения линейного однородного уравнения.]] +10. [[1 курс/2 семестр/Вышмат/Билеты/Раздел 3/10|Линейное неоднородное ДУ второго порядка с постоянными коэффициентами. Теорема о структуре общего решения линейного неоднородного уравнения. Метод вариации произвольных постоянных.]] ## Практика 1. Уметь решать ДУ 1-го порядка следующих типов: с разделяющимися переменными, однородные, линейные, уравнения в полных дифференциалах.