Калькулятор Обыкновенных Дифференциальных Уравнений (ОДУ) и Систем (СОДУ)
Порядок производной указывается штрихами — y»’ или числом после одного штриха — y’5
Ввод распознает различные синонимы функций, как asin , arsin , arcsin
Знак умножения и скобки расставляются дополнительно — запись 2sinx сходна 2*sin(x)
Список математических функций и констант :
• ln(x) — натуральный логарифм
• sh(x) — гиперболический синус
• ch(x) — гиперболический косинус
• th(x) — гиперболический тангенс
• cth(x) — гиперболический котангенс
• sch(x) — гиперболический секанс
• csch(x) — гиперболический косеканс
• arsh(x) — обратный гиперболический синус
• arch(x) — обратный гиперболический косинус
• arth(x) — обратный гиперболический тангенс
• arcth(x) — обратный гиперболический котангенс
• arsch(x) — обратный гиперболический секанс
• arcsch(x) — обратный гиперболический косеканс
Решение дифференциальных уравнений онлайн
Дифференциальным уравнением называется уравнение которое связывает неизвестную функцию и её производные различных порядков:
F ( x , y ‘ , y » , . , y ( n ) ) = 0
Порядком дифференциального уравнения называется порядок его старшей производной. Решить дифференциальное уравнение, значит найти неизвестную функцию , которая обращает это уравнение в верное тождество. Этого можно достичь, изучив теоретический материал по дифференциальным уравнениям, или воспользовавшись нашим онлайн калькулятором.
Наш калькулятор может находить как общее решение дифференциального уравнения, так и частное. Для поиска частного решения, необходимо ввести начальные условия в калькулятор. Для поиска общего решения, поле ввода начальных условий необходимо оставить пустым.
Уравнения в полных дифференциалах. Интегрирующий множитель
Дифференциальное уравнение первого порядка вида
называется уравнением в полных дифференциалах , если его левая часть представляет полный дифференциал некоторой функции , т.е.
Теорема. Для того, чтобы уравнение (1) являлось уравнением в полных дифференциалах, необходимо и достаточно, чтобы в некоторой односвязной области изменения переменных и выполнялось условие
Общий интеграл уравнения (1) имеет вид или
Пример 1. Решить дифференциальное уравнение .
Решение. Проверим, что данное уравнение является уравнением в полных дифференциалах:
так что т.е. условие (2) выполнено. Таким образом, данное уравнение есть уравнение в полных дифференциалах и
поэтому , где пока неопределенная функция.
Интегрируя, получаем . Частная производная найденной функции должна равняться , что дает откуда так что Таким образом, .
Общий интеграл исходного дифференциального уравнения .
При интегрировании некоторых дифференциальных уравнений можно так сгруппировать члены, что получаются легко интегрируемые комбинации.
Пример 2. Решить дифференциальное уравнение .
Решение. Здесь , так что условие (2) выполнено и, следовательно, данное уравнение есть уравнение в полных дифференциалах. Это уравнение легко привести к виду непосредственной группировкой его членов. С этой целью перепишем его так:
Поэтому изначальное уравнение можно записать в виде
Следовательно, есть общий интеграл исходного уравнения.
Интегрирующий множитель
В некоторых случаях, когда уравнение (1) не является уравнением в полных дифференциалах, удается подобрать функцию , после умножения на которую левая часть (1) превращается в полный дифференциал
Такая функция называется интегрирующим множителем . Из определения интегрирующего множителя имеем
Мы получили для нахождения интегрирующего множителя уравнение в частных производных.
Отметим некоторые частные случаи, когда удается сравнительно легко найти решение уравнения (5), т.е. найти интегрирующий множитель.
1. Если , то и уравнение (5) примет вид
Для существования интегрирующего множителя, не зависящего от , необходимо и достаточно, чтобы правая часть (6) была функцией только . В таком случае найдется квадратурой.
Пример 3. Решить уравнение .
Решение. Здесь . Имеем
Уравнение есть уравнение в полных дифференциалах. Его левую часть можно представить в виде
2. Аналогично, если есть функция только , то уравнение (1) имеет интегрирующий множитель , зависящий только от .
Пример 4. Решить уравнение .
Решение. Здесь . Имеем
Уравнение является уравнением в полных дифференциалах. Его можно записать в виде
Пример 5. Решить уравнение , если его интегрирующий множитель имеет вид .
Решение. Положим , тогда , и, следовательно,
Уравнение (5) для нахождения интегрирующего множителя будет иметь вид
и, значит, , откуда , т.е. . Умножая данное уравнение на , получим
Это есть уравнение в полных дифференциалах и его общий интеграл согласно (3) будет
После несложных преобразований будем иметь .
http://mathforyou.net/online/calculus/ode/
http://mathhelpplanet.com/static.php?p=uravneniya-v-polnyh-differentsialah