Дифференциальные уравнения I и II порядка
Определение линейных дифференциальных уравнений. Теорема существования и единственности решения задачи Коши. Уравнения с разделяющимися переменными. Метод Лагранжа и Эйлера. Локальная и интегральная теоремы Лапласа. Формула полной вероятности Байеса.
| Рубрика | Математика |
| Вид | шпаргалка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2016 |
| Размер файла | 737,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
5. Для любого другого вида функции f(x) применяется следующий алгоритм действий:
находится общее решение соответствующего линейного однородного уравнения как y0 = C1 * y1 + C2 * y2, где y1 и y2 - линейно независимые частные решения ЛОДУ, а С1 и С2 - произвольные постоянные;
варьируются произвольные постоянные, то есть, в качестве общего решения исходного ЛНДУ принимается y = C1(x) y1 + C2(x) y2;
производные функций C1(x) и С2(x) определяются из системы уравнений , а сами функцииC1(x) и C2(x) находятся при последующем интегрировании.
21. Система диф уравнений, понятия и определения
Система обыкновенных дифференциальных уравнений
может быть записана в канонической форме:
в нормальной форме
или в векторной форме
Здесь
При описании систем дифференциальных уравнений удобнее пользоваться векторной формой записи.
Решением системы обыкновенных дифференциальных уравнений Y ' = F(x,Y) называется вектор-функция Y(x) = Ц(x) , которая определена и непрерывно дифференцируема на промежутке (a; b) и удовлетворяет системе Y ' = F(x,Y) на этом промежутке.
Задачей Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений называется следующая задача: найти решение Y(x) системы Y ' = F(x,Y) такое, чтоY(x0) = Y0 . Здесь
Частным решением системы дифференциальных уравнений называется решение какой-нибудь ее задачи Коши.
Вектор-функция Y = Y(x, C) = Y(x, C1,C2, … , Cn) , зависящая от n произвольных постоянных C1,C2, … , Cn называется общим решением системы дифференциальных уравнений на [a; b] , если:
-- при любых допустимых значениях постоянных C1,C2, … , Cn функция Y(x, C) является решением системы на [a;b] ;
-- какова бы ни была начальная точка (x0, Y0) из области определения правой части системы, существуют такие значения C*1,C*2, … , C*n постоянных C1,C2, … , Cn , что функция
Y(x, C*1,C*2, … , C*n ) является решением задачи Коши Y(x0) = Y0 .
Пусть Y(x) = Ц(x) -- решение системы, определенное на [a, b] . Тогда множество точек {Ц(x)}, x ? [a, b] -- кривая в пространстве Rn .
Эту кривую называют фазовой траекторией или просто траекторией системы, а пространство Rn , в котором расположены фазовые траектории, фазовым пространством системы.
Пусть Y(x) = Ц(x) -- решение системы Y ' = F(x,Y) , определенное на [a,b] .
Интегральная кривая системы определяется уравнением Y = Ц(x) и изображается в (n + 1)-мерном пространстве Rn+1
Фазовая траектория -- проекция интегральной кривой на пространство Rn.
22. Интегрирование нормсистемы сведением к одному урпвнению высшего порядка
Частным случаем канонической системы дифференциальных уравнений является одно уравнение n-го порядка, разрешенное относительно старшей производной.
Введением новых функций это уравнение заменяется нормальной системой n уравнений
Можно утверждать и обратное, что, вообще говоря, нормальная система n уравнений первого порядка эквивалентна одному уравнению порядка n. На этом основан один из методов интегрирования систем дифференциальных уравнений -- метод исключения.
Проиллюстрируем этот метод на примере системы двух уравнений:
Здесь -- постоянные коэффициенты, а и -- заданные функции; и -- искомые функции. Из первого уравнения системы (1) находим
Подставляя во второе уравнение системы вместо у правую часть (2), а вместо производную от правой части (2), получаем уравнение at второго порядка относительно
где -- постоянные. Отсюда находим . Подставив найденное выражение для и в (2), найдем .
23. Формула полной вероятности и формула Байеса
Если событие А может произойти только при выполнении одного из событий , которые образуют полную группу несовместных событий, то вероятность события Авычисляется по формуле
.
Эта формула называется формулой полной вероятности.
Вновь рассмотрим полную группу несовместных событий , вероятности появления которых . Событие А может произойти только вместе с каким-либо из событий , которые будем называть гипотезами. Тогда по формуле полной вероятности
Если событие А произошло, то это может изменить вероятности гипотез
.
По теореме умножения вероятностей
,
откуда
.
Аналогично, для остальных гипотез
Полученная формула называется формулой Байеса (формулой Бейеса). Вероятности гипотез называются апостериорными вероятностями, тогда как - априорными вероятностями.
24. Локальная теорема Лапласса
Локальная и интегральная теоремы Лапласа
Локальная теорема Лапласа. Вероятность того, что в n независимых испытаниях, в каждом из которых вероятность появления события равна р(0 < р < 1), событие наступит ровно k раз (безразлично, в какой последовательности), приближенно равна (тем точнее, чем больше n)
Для определения значений ц(x) можно воспользоваться специальной таблицей.
Интегральная теорема Лапласа. Вероятность того, что в n независимых испытаниях, в каждом из которых вероятность появления события равна р (0 < р < 1), событие наступит не менее k1 раз и не более k2 раз, приближенно равна
P(k1;k2)=Ц(x'') - Ц(x')
Здесь
-функция Лапласа
Значения функции Лапласа находят по специальной таблице.
Пример. Найти вероятность того, что событие А насту пит ровно 70 раз в 243 испытаниях, если вероятность появления этого события в каждом испытании равна 0,25.
Решение. По условию, n=243; k = 70; р =0,25; q= 0,75. Так как n=243 - достаточно большое число, воспользуемся локальной теоремой Лапласа:
где х = (k--np)/ vnpq.
Найдем значение х
По таблице п найдем ф(1,37) =0,1561. Искомая вероятность P(243)(70) = 1/6,75*0,1561 =0,0231.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Порядок и процедура поиска решения дифференциального уравнения. Теорема существования и единственности решения задачи Коши. Задачи, приводящие к дифференциальным уравнениям. Дифференциальные уравнения первого порядка, с разделяющими переменными.
лекция [744,1 K], добавлен 24.11.2010Задачи Коши для дифференциальных уравнений. График решения дифференциального уравнения I порядка. Уравнения с разделяющимися переменными и приводящиеся к однородному. Однородные и неоднородные линейные уравнения первого порядка. Уравнение Бернулли.
лекция [520,6 K], добавлен 18.08.2012Понятие, закономерности формирования и решения дифференциальных уравнений. Теорема о существовании и единственности решения задачи Коши. Существующие подходы и методы решения данной задачи, оценка погрешности полученных значений. Листинг программы.
курсовая работа [120,8 K], добавлен 27.01.2014Понятие о голоморфном решении задачи Коши. Теорема Коши о существовании и единственности голоморфного решения задачи Коши. Решение задачи Коши для линейного уравнения второго порядка при помощи степенных рядов. Интегрирование дифференциальных уравнений.
курсовая работа [810,5 K], добавлен 24.11.2013Дифференциальное уравнение первого порядка. Формулировка теоремы существования и единственности. Линейные уравнения с постоянными коэффициентами. Доказательство теоремы существования и единственности для одного уравнения. Теория устойчивости Ляпунова.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 11.04.2009Решение дифференциальных уравнений с разделяющимися переменными, однородных, линейных уравнений первого порядка и уравнений допускающего понижение порядка. Введение функций в решение уравнений. Интегрирование заданных линейных неоднородных уравнений.
контрольная работа [92,7 K], добавлен 09.02.2012Дифференциальные уравнения Риккати. Общее решение линейного уравнения. Нахождение всех возможных решений дифференциального уравнения Бернулли. Решение уравнений с разделяющимися переменными. Общее и особое решения дифференциального уравнения Клеро.
курсовая работа [347,1 K], добавлен 26.01.2015Задачи, приводящие к дифференциальным уравнениям. Теорема существования, единственности решения задачи Коши. Общее решение дифференциального уравнения, изображаемое семейством интегральных кривых на плоскости. Способ нахождения огибающей семейства кривых.
реферат [165,4 K], добавлен 24.08.2015Уравнения с разделяющимися переменными, методы решения. Практический пример нахождения частного и общего решения. Понятие о неполных дифференциальных уравнениях. Линейные уравнения первого порядка. Метод вариации постоянной, разделения переменных.
презентация [185,0 K], добавлен 17.09.2013Производные основных элементарных функций. Правила дифференцирования. Условия существования и единственности задачи Коши. Понятие дифференциальных уравнений, их применение в моделях экономической динамики. Однородные линейные ДУ первого и второго порядка.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 22.10.2014Понятия и решения простейших дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений произвольного порядка, в том числе с постоянными аналитическими коэффициентами. Системы линейных уравнений. Асимптотическое поведение решений некоторых линейных систем.
дипломная работа [395,4 K], добавлен 10.06.2010Типы уравнений, допускающих понижение порядка. Линейное дифференциальное уравнение высшего порядка. Теоремы о свойствах частичных решений. Определитель Вронского и его применение. Использование формулы Эйлера. Нахождение корней алгебраического уравнения.
презентация [103,1 K], добавлен 29.03.2016Особенности дифференциальных уравнений как соотношения между функциями и их производными. Доказательство теоремы существования и единственности решения. Примеры и алгоритм решения уравнений в полных дифференциалах. Интегрирующий множитель в примерах.
курсовая работа [657,0 K], добавлен 11.02.2014Дифференциальное уравнение первого порядка, разрешенное относительно производной. Применение рекуррентного соотношения. Техника применения метода Эйлера для численного решения уравнения первого порядка. Численные методы, пригодные для решения задачи Коши.
реферат [183,1 K], добавлен 24.08.2015Особенности выражения производной неизвестной функции. Общий вид дифференциального уравнения первого порядка, его решение. Сущность теоремы Коши (о существовании и единственности решения), её геометрический смысл. Общее и частное решение уравнения.
презентация [77,7 K], добавлен 17.09.2013Анализ методов решения систем дифференциальных уравнений, которыми можно описать поведение материальных точек в силовом поле, законы химической кинетики, уравнения электрических цепей. Этапы решения задачи Коши для системы дифференциальных уравнений.
курсовая работа [791,0 K], добавлен 12.06.2010Решение задачи Коши для дифференциального уравнения. Погрешность приближенных решений. Функция, реализующая явный метод Эйлера. Вычисление погрешности по правилу Рунге. Решение дифференциальных уравнений второго порядка. Условие устойчивости для матрицы.
контрольная работа [177,1 K], добавлен 13.06.2012Вычисление общего решения дифференциальных уравнений первого порядка с разделяющимися переменными. Расчет определенного интеграла с точностью до 0,001. Определение вероятности заданных событий, математического ожидания и дисперсии случайной величины.
контрольная работа [543,4 K], добавлен 21.10.2012Анализ уравнения гиперболического типа - волнового уравнения. Метод распространяющихся волн. Формула Даламбера, неоднородное уравнение. Задача Коши, двумерное волновое уравнение. Теорема устойчивости решения задачи Коши. Формулы волнового уравнения.
реферат [1,0 M], добавлен 11.12.2014Уравнение с разделяющимися переменными. Однородные и линейные дифференциальные уравнения. Геометрические свойства интегральных кривых. Полный дифференциал функции двух переменных. Определение интеграла методами Бернулли и вариации произвольной постоянной.
реферат [111,0 K], добавлен 24.08.2015
