Yuqori tartibli differensial tenglamalar

CHiziqli differentsial tenglamaning yechimlarining

xossalarini ifodalovchi 1 va 2- teoremalarga ko’ra (4.8) tenglamaning umumiy yechimi quyidagi teorema orqali ifodalanadi:
6- teorema.
Bir jinsli bo’lmagan (4.8) chiziqli ,o’zgarmas koeffitsientli differensial tenglamaning umumiy yechimi bu tenglamaning - xususiy yechimi bilan mos bir jinsli
u^”+ a₁ y^’+a₂ y = 0
tenglamaning - umumiy yechimi yig’indisidan iboratdir, ya’ni .
Isboti. . (4.9)
(4.8) tenglamaning yechimi ekanligini ko’rsatamiz.
Buni (4.8) ga qo’yib
a₁ a₂ f(x)
yoki
f(x) (4.10)
tenglikka ega bo’lamiz.
Birinchi qavsdagi ifoda nolga teng, chunki - bir jinsli
y^”+ a₁ y^’+a₂ y = 0
tenglamaning umumiy yechimi, ikkinchi qavsdagi ifoda esa f(x) ga teng, chunki tenglamaning - (4.8) tenglamaning xususiy yechimlaridan biri. Demak, (4.10) ayniyat.
Yechimdagi o’zgarmaslarni shunday tanlash mumkinki, - sonlar qanday bo’lmasin
(4.11)
boshlang’ich shartni qanoatlantiradigan qilib tanlash mumkin.

ekanligini xisobga olib

ni xosil qilamiz. (4.11) ga ko’ra

Bu sistemadan c₁ va c₂ ni topish uchun uni quyidagi ko’rinishga keltiramiz
(4.12)

Bu sistemaning determinanti x=x₀ nuqtada Vronskiy

determinantidir. y₁ va y₂ lar chiziqli erkli yechimlar bo’lganligi uchun Vronskiy determinanti nolga teng emas, ya’ni (4.12) aniq sistema. Teorema isbotlandi.
Demak, agar chiziqli bir jinsli differensial tenglamaning yechimi - ma’lum bo’lsa, u xolda bir jinslimas (4.8) tenglamaning yechimini topish uning biror - xususiy yechimini topishdan iborat bo’lar ekan.
Xususiy yechimni tanlash usuli.

1. (4.8) tenglamaning o’ng tomoni ko’rsatkichli funksiya va ko’pxad ko’paytmasidan, ya’ni

ko’rinishida bo’lsin, n-darajali ko’pxad.
Quyidagi hollar bo’lishi mumkin:
A) soni
k² +a₁k+a₂=0

xarakteristik tenglamani ildizi emas. Bu holda xususiy yechimni

ko’rinishida izlaymiz.
Misol.

Demak

B) soni
k² +a₁k+a₂=0
xarakteristik tenglamaning bir karrali ildizi. Bu holda xususiy yechimni

ko’rinishida izlaymiz.
C) soni
k² +a₁k+a₂=0
xarakteristik tenglamaning ikki karrali ildizi. Bu holda xususiy yechimni

ko’rinishida izlaymiz.
Misol.

Bularni tenglamaga qo’yib, A=1/2, V=-3 ekanligini topamiz. U xolda

2. (4.8) tenglamaning o’ng tomoni

ko’rinishida bo’lsin.
Quyidagi hollar bo’lishi mumkin:
A) soni
k² +a₁k+a₂=0
xarakteristik tenglama ildizi emas. Bu holda xususiy yechimni

ko’rinishida izlaymiz.

B) soni

k² +a₁k+a₂=0
xarakteristik tenglamaning bir karrali ildizi. Bu holda xususiy yechimni

ko’rinishida izlaymiz.

Agar
f(x)=Mcos x+Nsin x

ko’rinishida bo’lsa (M,N-o’zgarmas sonlar), tenglamaning xususiy yechimini :
c) i soni
k² +a₁k+a₂=0
xarakteristik tenglama ildizi emas. Bu holda xususiy yechimni

ko’rinishida izlaymiz.

d) i soni

k² +a₁k+a₂=0
xarakteristik tenglamaning bir karrali ildizi. Bu holda xususiy yechimni

ko’rinishida izlaymiz.


Misol.
Tenglamani yeching.

Yechish.

Xususiy yechimni

ko’rinishida izlaymiz.
ni tenglamaga qo’yib, tenglikning o’ng va chap tomonidagi va oldidagi koeffitsentlarni tenglab, A=0 va V=1/4 ekanligini topamiz. Demak,

A D A B I YO T L A R:

1.