Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634794)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система

Обыкновенные дифференциальные уравнения. Практический курс (968,00 руб.)

0   0
Первый авторПантелеев А. В.
АвторыЯкимова А. С., Рыбаков К. А.
ИздательствоМ.: Логос
Страниц387
ID178092
АннотацияИзложены аналитические и приближенно-аналитические методы и алгоритмы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Применение каждого метода продемонстрировано на решении типовых и нетиповых примеров, охватывающих различные приложения к задачам механики, экономики, расчета электрических цепей и биологических систем. Особое внимание уделено специфике решения задач анализа выходных процессов и устойчивости одно- и многомерных динамических систем, исследуемых в теории управления.
Кем рекомендованоУчебно-методическим объединением по образованию в области прикладной математики и управления качеством в качестве учебного пособия.
Кому рекомендованоДля студентов высших учебных заведений, получающих образование по направлению (специальности) "Прикладная математика", а также по направлениям (специальностям) естественных наук, техники и технологии, информатики и экономики на квалификацию специалиста, степени бакалавра и магистра.
ISBN978-5-98704-465-0
УДК517.9
ББК22.161.5
Пантелеев, А.В. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Практический курс : учеб. пособие / А.С. Якимова, К.А. Рыбаков; А.В. Пантелеев .— Москва : Логос, 2010 .— 387 с. : ил. — (Новая университетская библиотека) .— (+ CD-ROM с мультимедиа сопровождением) .— ISBN 978-5-98704-465-0 .— URL: https://rucont.ru/efd/178092 (дата обращения: 25.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

ISBN XXX-5-XXXXX-XXX-X Изложены аналитические и приближенно-аналитические методы и алгоритмы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. <...> Особое внимание уделено специфике решения задач анализа выходных процессов и устойчивости одномерных и многомерных динамических систем, исследуемых в теории управления. <...> Уравнения, приводящиеся к уравнениям в полных дифференциалах . <...> Линейные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами . <...> Линейные однородные уравнения с постоянными коэффициентами . <...> Линейные неоднородные уравнения с постоянными коэффициентами . <...> Системы линейных уравнений с постоянными коэффициентами . <...> Методы нахождения и исследования общего решения однородной системы . <...> Методы нахождения общего решения неоднородных систем 212 <...> Приближенно-аналитические методы решения дифференциальных уравнений и систем . <...> Для нахождения решения уравнения применяются аналитические, приближенно-аналитические и численные методы [16]. <...> Решение уравнения — искомое изменение напряжения uc(t) на конденсаторе — должно удовлетворять дифференциальному уравнению (обращать его в тождество) и начальному условию uc(0) = 0. <...> 1) анализ выходных процессов (при решении этой задачи по входному сигналу и описанию системы определяется выходной сигнал); <...> Естественным развитием и дополнением аналитических подходов являются приближенно-аналитические методы, рассмотренные в главе 7. <...> Уравнение (1.1) является уравнением n-го порядка (при n 2 уравнение (1.1) также называется уравнением высшего порядка). <...> Через эту точку не проходит ни одна интегральная кривая семейства x(t) = C t, t = 0, которое образуют решения исходного уравнения (рис. <...> Общее решение может быть записано в параметрической форме: t = t(p, C1, . . . , Cn ), <...> При конкретных значениях C1 , . . . , Cn , включая ±∞, из общего решения выделяется частное решение, а общий интеграл становится частным интегралом. <...> Решение задачи можно записать в параметрической форме следующим образом: t(p) = 5 cos p, x(p) = 5 <...>
Обыкновенные_дифференциальные_уравнения._Практический_курс__Учебное_пособие_.pdf
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ... ... .. ... ... ... .. ... ... ... ... .. 7 Глава 1. Общие теоретические положения . ... ... ... .. 15 1.1. Основные определения .. ... .. ... ... ... ... .. 15 1.1.1. Дифференциальные уравнения . . . . . . . . . . . . . 15 1.1.2. Системы дифференциальных уравнений . . . . . . . 22 1.2. Основные понятия, связанные с исследованием и решением дифференциальных уравнений . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.2.1. Интегрирование обыкновенных дифференциальных уравнений ... ... ... .. ... ... ... ... .. 26 1.2.2. Сведение дифференциального уравнения высшего порядка к системе дифференциальных уравнений . . 27 1.2.3. Поле направлений. Приближенное решение уравнений методом изоклин . . . . . . . . . . . . . . 28 1.2.4. Свойства решений линейных дифференциальных уравнений и систем ... .. ... ... ... ... .. 30 1.2.5. Анализ выходных процессов . . . . . . . . . . . . . . 32 1.2.6. Анализ устойчивости .. .. ... ... ... ... .. 35 Глава 2. Дифференциальные уравнения первого порядка .. 40 2.1. Уравнения с разделяющимися переменными . . . . . . . . 40 2.1.1. Метод решения ... ... .. ... ... ... ... .. 40 2.1.2. Уравнения, приводящиеся к уравнениям с разделяющимися переменными . . . . . . . . . . . . 45 2.2. Однородные уравнения .. ... .. ... ... ... ... .. 50 2.2.1. Метод решения ... ... .. ... ... ... ... .. 50 2.2.2. Уравнения, приводящиеся к однородным . . . . . . . 53 2.3. Линейные уравнения ... ... .. ... ... ... ... .. 56
Стр.4
4 Оглавление 2.3.1. Метод решения ... ... .. ... ... ... ... .. 56 2.3.2. Уравнения, приводящиеся к линейным . . . . . . . . 62 2.4. Уравнение Риккати . ... ... .. ... ... ... ... .. 67 2.4.1. Случаи интегрируемости уравнения Риккати . . . . . 67 2.4.2. Метод вспомогательных переменных . . . . . . . . . 75 2.5. Уравнения в полных дифференциалах . . . . . . . . . . . . 77 2.5.1. Метод решения ... ... .. ... ... ... ... .. 77 2.5.2. Уравнения, приводящиеся к уравнениям в полных дифференциалах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 2.6. Уравнения, не разрешенные относительно производной . . 97 2.6.1. Постановка задачи . ... .. ... ... ... ... .. 97 2.6.2. Уравнения первого порядка n-й степени ... ... .. 99 2.6.3. Неполные уравнения ... .. ... ... ... ... .. 101 2.6.4. Полные уравнения . ... .. ... ... ... ... .. 105 2.7. Уравнения высшего порядка, приводящиеся к уравнениям первого порядка. Понижение порядка дифференциальных уравнений . . . ... ... ... .. ... ... ... ... .. 113 2.8. Простейшие краевые задачи .. .. ... ... ... ... .. 123 Глава 3. Линейные дифференциальные уравнения высшего порядка . . . ... ... ... .. ... ... ... ... .. 131 3.1. Линейные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 3.1.1. Линейные однородные уравнения с постоянными коэффициентами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 3.1.2. Линейные неоднородные уравнения с постоянными коэффициентами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 3.2. Решение задачи Коши .. ... .. ... ... ... ... .. 154 3.3. Анализ выходных процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 3.4. Анализ устойчивости ... ... .. ... ... ... ... .. 164 3.5. Линейные дифференциальные уравнения высшего порядка с переменными коэффициентами . . . . . . . . . . . . . . . 167 3.5.1. Уравнение Эйлера . ... .. ... ... ... ... .. 167
Стр.5
Оглавление 5 3.5.2. Линейные дифференциальные уравнения второго порядка с переменными коэффициентами . . . . . . . 178 Глава 4. Системы линейных уравнений с постоянными коэффициентами ... ... .. ... ... ... ... .. 186 4.1. Методы нахождения и исследования общего решения однородной системы ... ... .. ... ... ... ... .. 186 4.1.1. Метод приведения системы линейных уравнений к одному уравнению высшего порядка . . . . . . . . . 187 4.1.2. Метод сведения решения системы к задаче отыскания собственных значений и собственных векторов матрицы системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 4.1.3. Метод неопределенных коэффициентов . . . . . . . . 203 4.2. Методы нахождения общего решения неоднородных систем 212 4.2.1. Метод приведения системы линейных уравнений к одному уравнению высшего порядка . . . . . . . . . 212 4.2.2. Метод вариации произвольных постоянных . . . . . . 218 4.2.3. Метод подбора частного решения . . . . . . . . . . . 223 4.3. Решение задачи Коши .. ... .. ... ... ... ... .. 234 4.4. Анализ выходных процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 4.5. Анализ устойчивости линейных многомерных стационарных динамических систем . . . . . . . . . . . . . 243 Глава 5. Применение операционного исчисления ... ... .. 248 5.1. Преобразование Лапласа . ... .. ... ... ... ... .. 248 5.1.1. Основные определения . . . ... ... ... ... .. 248 5.1.2. Свойства преобразования Лапласа . . . . . . . . . . . 252 5.1.3. Нахождение изображения по оригиналу . . . . . . . . 259 5.1.4. Нахождение оригинала по изображению . . . . . . . 269 5.2. Применение преобразования Лапласа . . . . . . . . . . . . 275 5.2.1. Решение линейных дифференциальных уравнений и систем . ... ... ... .. ... ... ... ... .. 275 5.2.2. Применение передаточных функций для анализа выходных процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
Стр.6
6 Оглавление Глава 6. Анализ поведения динамических систем на фазовой плоскости .. ... ... ... .. ... ... ... ... .. 303 6.1. Динамические системы и их исследование в фазовом пространстве. Основные положения . . . . . . . . . . . . . 303 6.2. Анализ поведения линейных динамических систем второго порядка на фазовой плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . 306 6.3. Анализ поведения нелинейных автономных динамических систем второго порядка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Глава 7. Приближенно-аналитические методы решения дифференциальных уравнений и систем .. ... .. 335 7.1. Интегрирование дифференциальных уравнений с помощью степенных рядов .. ... ... .. ... ... ... ... .. 335 7.1.1. Постановка задачи . ... .. ... ... ... ... .. 335 7.1.2. Метод неопределенных коэффициентов . . . . . . . . 337 7.1.3. Метод последовательного дифференцирования . . . . 347 7.2. Метод последовательных приближений . . . . . . . . . . . 354 7.3. Спектральный метод ... ... .. ... ... ... ... .. 362 7.4. Метод Чаплыгина . ... ... .. ... ... ... ... .. 372 7.5. Метод Ньютона–Канторовича . . . ... ... ... ... .. 376 Предметный указатель .. ... ... .. ... ... ... ... .. 380 Список литературы . ... ... ... .. ... ... ... ... .. 382
Стр.7
ВВЕДЕНИЕ Дифференциальные уравнения являются одним из основных разделов математики, наиболее широко используемых при решении практических задач. Причина этого состоит в том, что при исследовании физических процессов, решении различных прикладных задач, как правило, не удается непосредственно найти законы, связывающие величины, которые характеризуют исследуемые явления. Обычно легче устанавливаются зависимости между теми же величинами и их производными или дифференциалами. Соотношения такого рода называются дифференциальными уравнениями. Решение задачи исследования физического явления можно разделить на два этапа: 1) составление дифференциального уравнения, которое при определенных предположениях описывает сущность рассматриваемого явления; 2) нахождение решения дифференциального уравнения, т.е. функциональной зависимости между величинами, характеризующими исследуемое физическое явление. Возможности и правила составления дифференциальных уравнений определяются знанием законов той области науки, с которой связана природа изучаемой задачи. Так, например, в механике могут использоваться законы Ньютона, в теории электрических цепей—законы Кирхгофа, в теории скоростей химических реакций — законы действия масс и т.д. Однако на практике часто случается, что законы, которые могли бы позволить составить дифференциальное уравнение, неизвестны. Тогда прибегают к различным упрощающим предположениям, касающимся протекания процесса при малых изменениях параметров-переменных. К дифференциальным уравнениям в таком случае приводит предельный переход. Вопрос соответствия математической модели и реального явления решается на основе анализа результатов опытов и сравнения их с поведением решения полученного дифференциального уравнения. Для нахождения решения уравнения применяются аналитические, приближенно-аналитические и численные методы [16]. Аналитические методы позволяют найти точное решение задачи, но лишь для ограниченного класса дифференциальных уравнений. С помощью приближенноаналитических и численных методов получают приближенные решения, но для значительно более широкого круга проблем.
Стр.8
Обыкновенные_дифференциальные_уравнения._Практический_курс__Учебное_пособие__(1).pdf
А.В.ПАНТЕЛЕЕВ А.С. ЯКИМОВА К.А. РЫБАКОВ ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИЙ КУРС Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области прикладной математики и управления качеством в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Прикладная математика» специальности «Прикладная математика» Москва Логос 2010
Стр.1
УДК 517.9 ББК 22.161.5 Ï16 Серия основана в 2003 году Рецензенты Кафедра «Высшая математика» Московского государственного горного университета (зав. кафедрой доктор технических наук, профессор С.А. Редкозубов) В.Ф. Формалев, доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации (Московский авиационный институт) Пантелеев А.В. П16 Обыкновенные дифференциальные уравнения. Практический курс: учеб. пособие с мультимедиа сопровождением / À.Â. Пантелеев, À.Ñ. ßêèìîâà, Ê.À. Рыбаков – Ì.: 2010. – 384 с.: ил. (Новая университетская библиотека). ISBN 978-5-98704-465-0 Изложены аналитические и приближенно-аналитические методы и алгоритмы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Применение каждого метода продемонстрировано на решении типовых и нетиповых примеров, охватывающих различные приложения к задачам механики, экономики, расчета электрических цепей и биологических систем. Особое внимание уделено специфике решения задач анализа выходных процессов и устойчивости одно- и многомерных динамических систем, исследуемых в теории управления. Для студентов высших учебных заведений, получающих образование по направлению (специальности) «Прикладная математика», а также по направлениям (специальностям) естественных наук, техники и технологии, информатики и экономики на квалификацию специалиста, степени бакалавра и магистра. УДК 517.9 ББК 22.161.5 À.Â. Пантелеев, À.Ñ. ßêèìîâà, Ê.À. Рыбаков Обыкновенные дифференциальные уравнения Практический курс Учебное пособие Учебное издание Редактор Е.В. Комарова Компьютерная верстка А.В. Пантелеева Оформление И.В. Кравченко Подписано в печать 00.00.00. Формат 60õ90/16. Печать офсетная. Бумага офсетная. Печ.л. 24. Тираж 1000 ýêç. Заказ ¹ Литературное агентство «Университетская книга» 105120, ã. Ìîñêâà, óë. Íèæ. Сыромятническая, ä. 5/7, ñòð. 8 ISBN 978-5-98704-465-0 ©À.Â. Пантелеев, À.Ñ. ßêèìîâà, Ê.À. Ðûáàêîâ, 2010 ©Ëîãîñ, 2010 По вопросам приобретения литературы обращаться по адресу: 111024, ã. Ìîñêâà, óë. Авиамоторная, ä. 55, êîðï. 31 Электронная ïî÷òà: universitas@mail.ru Дополнительная информация на сайте http://www.logosbook.ru
Стр.2

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
Антиплагиат система на базе ИИ