Задача відшукання конкретного окремого розв'язку даного диференціального рівняння за початковими умовами називається, задачею Коші. Приклади. Знайти окремий розв'язок диференціального рівняння уу'+ 2х = 0, (1) яке задовольняє початковим умовам: у = 4, х = 3, якщо загальний розв'язок даного рівняння задано у вигляді х2 + у2 = а2. (2) Розв'язання. Підставивши в загальний розв'язок (2) початкові умови, дістанемо значення довільної сталої З2 + 42 = а2, звідси а = ±5. Отже, шуканий окремий розв'язок диференціального рівняння (1) для заданих початкових умов є функція у, задана рівнянням х2 + у2 = = 25. Дамо геометричну інтерпретацію розв'язку рівняння (І). Оскільки кожний окремий розв'язок даного рівняння є деякою функцією однієї змінної, то в прямокутній системі координат на площині цьому розв'язку відповідає деяка лінія. Ця лінія називається інтегральною кривою даного диференціального рівняння. Загальному розв'язку диференціального рівняння відповідає множина всіх інтегральних кривих цього рівняння, яка називається сім'єю інтегральних кривих диференціального рівняння. Ми встановили, що окремим розв'язком рівняння уу' + + 2x = 0 при початкових умовах х = 3 і у = 4 є крива х2 + у2 = 25, а загальним розв'язком х2 + у2 = а2. У системі координат на площині загальний розв'язок задає множину концентричних кіл з центром у початку координат. Початкові умови означають, що серед цієї множини кіл треба взяти те, яке проходить через точку з координатами х = 3, у = 4. Це коло радіуса 5, тобто х2 + у2 = 25. Багато фізичних законів мають вигляд диференціальних рівнянь. Інтегрування цих рівнянь — складна справа. Одні диференціальні рівняння вдається розв'язати в явному вигляді, тобто записати шукану функцію у вигляді формули. Для інших ще й досі не знайдено зручних формул. У цих випадках знаходять наближені розв'язки за допомогою ЕОМ. Диференціальні рівняння досить просто і повно описують виробничі процеси. Тому важливо не лише вміти їх розв'язувати, а а складати. Розглянемо деякі приклади.
|