Реферат по предмету "Математика"


Решения неоднородных дифференциальных уравнений 2-го порядка с постоянными коэффициентами. Комплексные числа

Контрольная работа
по высшей математике
по теме:
Решения неоднородных дифференциальных уравнений 2-го порядка спостоянными коэффициентами. Комплексные числа
Выполнила:
Студентка IIкурса
Экономического факультета
Очного отделения
2007г

I. у″ — 4y′ + 4y = соs4х
у = U + у(_) — общ. реш. н. д. у.
у″ — 4у′ + 4у = 0
k2 — 4k+ 4 = 0
k1; 2 = 2
1) U =?
U = C1e2x + С2е2х∙ х
2) у(_) =? у(_) = Acos4x + Bsin4xy(_)′ = — 4Asin4x + 4Bcos4x
y″ = — 16Acos4x — 16Bsin4x
16Acos4x — 16Bsin4x + 16Asin4x + 16Bcos4x +4Acos4x +4Bsin4x =
= cos4x + 0 ∙ sin4x
12Acos4x — 12Bsin4x + 16Asin4x + 16Bcos4x =cos4x + 0 ∙ sin4x
12A + 16A = 016B — 12B = 0
4A = 04B = 0
A = 4 B = 4
y(_) = 4cos4x + 4sin4x
y = C1e2x + C2e2x· x + 4cos4x + 4sin4x — общее решение н. д. у.
Найдем частное решение при условии:
у (0) = 1 у′ (0) = 0
у′ = 2С1e2x + 2C2e2x · x — 16sin4x + 16cos4x
1 = C1 + C2 + 4С1 + С2 = 3 С1+ 13 = 3
0 = 2C1 + 2C2 + 162С1 + 2С2 = 16
С1 + С2 = 13
С1 = — 10С2 = 13
у = — 10е2х + 13е2х· x + 4cos4x + 4sin4x — частноерешение при заданных условиях
II. у″ — 4y′ + 4y = 5х2 + 3х +1
у = U + у(_) — общее решение н. д. у.
у″ — 4у′ + 4у = 0
k2 — 4k+ 4 = 0
k1; 2 = 2
1) U =?
U = C1e2x + С2е2х∙ х
2) у(_) =? у(_) = Ах2 + Вх + Сy(_)′ = 2Ах + В
у″ = 2А
2А — 8В + 4В + 4Ах + 4Вх + 4С = 5х2 + 3х + 1
4А = 5А = 5/4 В = 3 С = 1/4
8А + 4В = 3
2А — 4В + 4С = 1
у(_) = 5/4х2 + 3 + 1/4
у = C1e2x + С2е2х ∙ х + 5/4х2+ 3 + 1/4 — общее решение н. д. у.
Найдем частное решение при условии:
у (0) = 1 у′ (0) = 0
у′ = 2С1e2x + 2C2e2x + 5/2х — 1/8
1 = C1 + C2 + 5/4 C1 + C2 = 1/4
0 = 2C1 + 2C2 + 5/22C1 + 2C2 = 5/2
C1 + С2 = 9/4
C1 = — 2С2 =9/4
у = — 2e2x + 9/4е2х ∙ х + 5/4х2 + 3+ 1/4 — частное решение при заданных условиях.
III. у″ — 4у′ +4у = 2е5х
у = U + у(_) — общее решение н. д. у.
у″ — 4у′ + 4у = 0
k2 — 4k+ 4 = 0
k1; 2 = 2
1) U =?
U = C1e2x + С2е2х∙ х
2) у(_) =? у(_) = Ае5х y(_)′ = 5А5х
у″ = 25Ае5х
25Ае5х — 20Ае5х + 4А5х = 2е5х
9А5х = 2е5х
А = 2/9 у(_) = 2/9е5х
у = C1e2x + С2е2х ∙ х + 2/9е5х- общее решение н. д. у.
Найдем частное решение при условии:
у (0) = 1 у′ (0) = 0
у′ = 2C1e2x + 2С2е2х∙ х + 10/9е5х
1 = C1 + С2 +2/9C1 + С2 = 7/9
0 = 2C1+ 2С2+10/92C1+ 2С2 = 10/9
C1 + С2 = 1/3
C1 + 1/3 = 7/9
С1 = 4/9 С2 = 1/3
у = 4/9e2x + 1/3е2х ∙ х + 2/9е5х — частноерешение при заданных условиях.Комплексные числа
/>
Ö — 1 = i — мнимое число
/> (Ö — 1) 2 = i 2 i 2= — 1
i 3 =i 2 ∙ i = — 1 ∙ i =- i
i 4 =i 2 ∙ i 2 = ( — 1) ∙ ( — 1)= 1
а + вi — комплексные числа, где: а,в — действительные числа или а, в є R
Геометрический смысл комплексного числа:
/> в                
/>/>/>                .  (а; в)           
     ρ         в                             ρ =  Ö а 2 + в 2       = çа + вiú
/>        ) d             а        
            а                                   d = arctg  в/а    –
аргумент комплексного числа 
 (находится с учетом четверти)
/>                         tg      
/>               нет                                                            d 0 0 П/6 П/4 П/3 П/2 tg Ö 3/ 3 1 Ö 3 ---
                 -     +      
/>     0                                0
                 +     - 
                       нет


cosd = a / ρ a = ρcosd
sind = в / ρ в = ρsind
а + вi = ρcosd+ i ρsind
а + вi = ρ (cosd+ i sind) –
комплексное число в тригонометрической форме
Действия с комплексными числами:
Сложение:

а1 + в1i + а2+ в2i = а1 + а2 + (в1+ в2) i
Умножение:
(а1 + в1i) (а2+ в2i) = а1а2 +в1в2i 2 + а1в2i
а1а2 — в1в2 + (в1а2+ а2в2) i
Формула Эйлера: Комплексное число в показательной форме:
е iу = cosу + isinу z =ρе i φ
Примеры по возведению комплексного числа в степень втригонометрической и показательной формах:
1) (7 + 3i)(3 + 7i) = 21 + 21i 2 + 9i + 49i = 58i
(7 + 3i) = Ö 58 (cosarctg 3/ 7 + isinarctg 3/ 7) = еln Ö58 ×е arctg 3/7 = е ln Ö58 + i arctg 3/7
ρ1= Ö 58
φ1= arctg 3/ 7
(3 + 7i) = Ö 58 (cosarctg 7/ 3 + isinarctg 7/ 3) = еln Ö58 ×е arctg 7/ 3 = е ln Ö58 + i arctg 7/ 3
ρ2= Ö 58
φ2= arctg 7/ 3
Ö 58 (cosarctg 3/ 7 + isinarctg 3/ 7) Ö 58 (cosarctg 7/ 3 + isinarctg 7/ 3) =
= 58 (cos (arctg 3/ 7 + arctg 7/ 3) + i (sin(arctg 3/ 7 + arctg 7/ 3))) =
= е ln 58 ×е i (arctg 3/ 7 + arctg 7/ 3) = е ln 58 + i (arctg 3/ 7 + arctg 7/ 3)
При решении примера использовали формулу:
ρ1 (cosφ1+ isinφ1) ρ2 (cosφ2 + isinφ2)= ρ1 ρ2 (cos (φ1+ φ2) + i (sin(φ1 +φ2))
Проверка:
е ln 58 + i (arctg 3/ 7 + arctg 7/ 3) = е ln 58 ×е i (arctg 3/ 7 + arctg 7/ 3) =58 (cos (arctg 3/ 7 + arctg 7/ 3) + i (sin (arctg 3/ 7+ arctg 7/ 3)
cos (arctg 3/ 7 + arctg 7/ 3) = cos (arctg3/ 7) cos (arctg 7/ 3) -
sin (arctg 3/ 7) sin (arctg 7/ 3)
/>/>cos (arctg3/ 7) = 1/ (Ö 1 + tg2 (arctg 3/ 7)) = 1/ Ö 1 + (9/49) = 7/Ö 58
cos (arctg 7/ 3) = 3/Ö 58
/>/>/>/>sin (arctg3/ 7) = Ö 1 — cos2arctg 3/ 7 = Ö 1 — (7/Ö 58) 2 = Ö 9/ 58 = 3/Ö 58 sin (arctg 7/3) = Ö 1 — cos2arctg7/ 3 = 7/Ö 58
cos (arctg 3/ 7 — arctg 7/ 3) = 7/Ö 58 × 3/Ö 58 — 3/Ö 58 × 7/Ö 58 = 0
sin (arctg 3/ 7 — arctg 7/ 3) = 3/Ö 58× 3/Ö 58 × 3/Ö 58× 3/Ö 58 = 0
Возведение в степень:
(7 + 3i) (3 + 7i) = Ö 58 (cosarctg 3/7 +isinarctg 3/7) = е ln Ö58 + i arctg 3/7
(7 + 3i) 2 = 49 + 42i + 9i2= 40 + 42i
/> (Ö 58 (cosarctg 3/7 +isinarctg 3/7)) 2 = 58 (cos2arctg 3/7 + isin2arctg 3/7) =
= е ln Ö 58 + i arctg3/7
Проверка:
е ln Ö58 + i arctg 3/7 = 58 (cos2arctg 3/7 + isin2arctg3/7)
cos2arctg 3/ 7 = 2cos2arctg 3/7 — 1 = 2 × (7/Ö 58) 2 — 1 = 40/58
sin2arctg 3/ 7 = 2sin2arctg 3/ 7cosarctg 3/ 7 = 2 ∙ (3/Ö 58) ∙ (7/Ö 58) = 42/58
58 (40/58 + 42/58 ×i) = 40 + 42i
При решении примера применяли следующие формулы:
(ρ (cosd + i sind)) п = ρп (cosпd + i sinпd) п є N
е х + iу = е х(cosу + isinу)
2) (3 + 4i)(4 + 3i) = 12 + 12i 2 + 16i + 9i = 25i
(3 + 4i) = 5 (cosarctg 4/ 3 + isinarctg 4/3) = е ln 5 ×еarctg 4/ 3 = е ln 5 + i arctg 4/ 3
ρ1= Ö 25 = 5
φ1= arctg 4/ 3
(4 + 3i) = 5 (cosarctg 3/ 4 + isinarctg 3/4) = е ln 5 ×еarctg 3/ 4 = е ln 5 + i arctg 3/ 4
ρ2= 5
φ2= arctg 3/ 4
5 (cosarctg 4/ 3 + isinarctg 4/ 3) 5 (cosarctg3/ 4 + isinarctg 3/ 4) =
= 25 (cos (arctg 4/ 3 + arctg 3/ 4) + i (sin(arctg 4/ 3 + arctg 3/ 4))) =
= е ln 25×е i (arctg 4/ 3 + arctg 3/ 4) = е ln 25 + i (arctg 4/ 3 + arctg 3/ 4)
При решении примера использовали формулу:
ρ1 (cosφ1+ isinφ1) ρ2 (cosφ2 + isinφ2)= ρ1 ρ2 (cos (φ1+ φ2) + i (sin(φ1 +φ2))
Проверка:
е ln 25 + i (arctg 4/ 3 + arctg 3/ 4) = е ln 25 ×е i (arctg 4/ 3 + arctg 3/ 4) =25 (cos (arctg 4/ 3 +
+ arctg 3/ 4) + i (sin (arctg 4/ 3 + arctg3/ 4)))
cos (arctg 4/ 3 + arctg 3/ 4) = cos (arctg4/ 3) cos (arctg 3/ 4) -
sin (arctg 4/ 3) sin (arctg 3/ 4)
/>/>cos (arctg 4/ 3) = 1/ (Ö 1 + tg2 (arctg 4/ 3)) = 1/ Ö 1 + (16/ 9) = 3/ 5
cos (arctg 3/ 4) = 4/ 5
/>/>sin (arctg 4/ 3) = Ö 1 — cos2arctg 4/ 3 = Ö 1 — 9/ 5 = 4/5
/>sin(arctg 3/ 4) = Ö 1 — cos2arctg 3/ 4 = 3/ 5
cos (arctg 4/ 3 — arctg 3/ 4) = 3/ 5 × 4/5 — 3/ 5 × 4/5 = 0
sin (arctg4/ 3 — arctg 3/ 4) = 4/ 5 × 3/5 — 4/ 5 ×3/5 = 0
Извлечение корня третий степени из комплексного числа:
Применяем формулу:
/>/> пÖ ρ (cosd + i sind) = пÖ ρ (cos d + 2Пк /п + i sin d + 2Пк / п) к є (0; 1;...; п — 1)
3Ö 3 +4i = 3Ö 25 (cosarctg 4/3 + 2Пк/3 +isinarctg 4/3 + 2Пк/3)
z1 = 6Ö 25 (cosarctg (4/3) /3 + isinarctg (4/3) / 3) к = 0
z2 = 6Ö 25 (cosarctg (4/3 + 2П) / 3 + isinarctg (4/3 + 2П) / 3) к = 1
z3 = 6Ö 25 (cosarctg (4/3 + 4П) / 3 + isinarctg (4/3 + 4П) / 3) к = 2/>


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Внутренняя политика О.Кромвеля и Н. Бонапарта сравнительный анализ
Реферат Экономика России во второй половине XIX
Реферат Нотариальная защита гражданских прав
Реферат Ответственность за умышленное убийство при отягчающих обстоятельствах
Реферат Moral Values In Frankenstein Essay Research Paper
Реферат Реформация и её влияние на становление нового философского мышления
Реферат География туризма в Таиланде
Реферат Інформація щодо лікувально-діагностичної та консультативної роботи співробітників клінічних кафедр в 2009/2010 навчальному році
Реферат Наукова революція XVI—XVII ст. та її вплив на розвиток філософії
Реферат Созвездие Рак
Реферат Захист капіталів банків від недобросовісних зайомників кредиторів 2
Реферат Управление затратами на производство
Реферат Локальная сеть УСЗН Западного округа города Краснодара
Реферат Положения по ведению бухгалтерского учета и бухгалтерской отчетности в Российской Федерации
Реферат Особливості авторських розважальних програм на радіо "Великий Луг" і "Ностальжи"