Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

rgr_diffur2_2014_Matem

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
191.7 Кб
Скачать

19.

A = h

1

7

i

:

 

 

 

3

 

5

 

 

 

20.

A = h 23

5 i

:

 

A = h

 

 

 

1

 

 

21.

2

4

i

:

 

 

A = h

2

 

1

 

 

 

22.

8

11 i

:

 

 

1

 

5

 

 

 

23.

A = h 31

1 i

:

 

 

 

 

13

 

 

24.A = h 85 94 i :

25.

A = h 35

7 i

:

 

 

A = h 1

1

 

 

26.

4 i

:

 

2

2

 

 

60. Найти точки равновесия скалярных уравнений первого порядка x0 = f(x) è x0 = g(x), построить их фазовые портреты в

фазовом пространстве и расширенном фазовом пространстве.

Варианты:

1.

f(x) = x3 2x2 x + 2 ;

g(x) = 1

+ sin 2x :

2.

f(x) = x3 2x2 x + 2 ;

g(x) = 1

+ cos 2x :

3.

f(x) = x3 + 2x2 x 2 ;

g(x) = 1

+ sin 2x :

4.

f(x) = x3 3x2 x + 3 ;

g(x) = 1

+ cos 2x :

5.

f(x) = x3 + 3x2 x 3 ;

g(x) = sin(4 arctg x) :

6.f(x) = x4 + x ; g(x) = cos(4 arctg x) :

7.

f(x) = x4

x ;

g(x) = esin x 1 :

 

 

 

 

8.

f(x) = x4

x3

2x2 ;

g(x) = ecos x 1 :

 

 

 

 

 

18

 

9.

f(x) = x4

+ x3

2x2 ;

g(x) = sin x

 

 

x2 :

 

2

10.

f(x) = x3

x2

2x ;

g(x) = cos x

9

 

x2 :

 

2 2

11

11.

f(x) = x3 + x2 2x ; g(x) = esin x 0; 5 :

12.

f(x) = x3 2x2 x + 2 ;

g(x) = 1

+ sin 2x :

13.

f(x) = x3 2x2 x + 2 ;

g(x) = 1

+ cos 2x :

14.

f(x) = x3 + 2x2 x 2 ;

g(x) = 1

+ sin 2x :

15.

f(x) = x3 3x2 x + 3 ;

g(x) = 1

+ cos 2x :

16.

f(x) = x3 + 3x2 x 3 ;

g(x) = sin(4 arctg x) :

17.f(x) = x4 + x ; g(x) = cos(4 arctg x) :

18.

f(x) = x4 x ; g(x) = esin x 1 :

 

 

 

 

19.

f(x) = x4 x3

2x2 ;

g(x) = ecos x 1 :

 

 

 

 

 

 

18

 

20.

f(x) = x4 + x3

2x2 ;

g(x) = sin x

 

 

x2 :

 

2

21.

f(x) = x3 x2

2x ;

g(x) = cos x

9

 

x2 :

 

2 2

22.

f(x) = x3 + x2

2x ;

g(x) = esin x 0; 5 :

23.

f(x) = x3

2x2 x + 2 ;

g(x) = 1 + cos 2x :

24.

f(x) = x3

+ 2x2 x 2 ;

g(x) = 1 + sin 2x :

25.

f(x) = x3

3x2 x + 3 ;

g(x) = 1 + cos 2x :

26.

f(x) = x4

x ; g(x) = esin x 1 :

 

 

 

 

70. Найти общие решения и изобразить фазовые портреты линейных систем x0 = A1x, x0 = A2x è x0 = A3x.

Варианты:

1.

A1

= h 2

1 i

; A2 = h

1

1 i

; A3 = h

32

54 i :

 

 

4

3

; A2 = h

3

 

8

; A3 = h

11

31 i :

2.

A1

= h 3

1 i

2

3 i

 

 

5

3

; A2 = h

1

 

1

; A3 = h

 

 

i :

3.

A1

= h 4

1 i

1

4 i

6

3

 

 

5

2

 

2

 

2

 

9

6

 

4.

A1

= h 2

1 i ; A2 = h 1

4 i ; A3 = h 3

1 i

:

 

 

4

1

 

 

2

2

 

1

3

 

12

5.A1 =

6.A1 =

7.A1 =

8.A1 =

9.A1 =

10.A1 =

11.A1 =

12.A1 =

13.A1 =

14.A1 =

15.A1 =

16.A1 =

17.A1 =

18.A1 =

19.A1 =

20.A1 =

21.A1 =

22.A1 =

23.A1 =

h 1

4 i ; A2

= h 1

3 i

; A3 = h

0

3 i

:

 

 

2

1

 

 

1

5

 

; A3 = h

3

2

 

i :

 

h 14

69 i ; A2

= h 1

1 i

4

6

 

h 2

6 i ; A2

 

3

 

13

 

; A3 = h

2

 

1

 

 

= h 5

4 i

0

5 i

:

 

1

6

 

 

8

 

9

 

 

5

2

 

 

 

h 24

68 i ; A2

= h 5

7 i

; A3 = h 2

6 i

:

 

h 14

58 i ; A2

 

3

 

1

 

; A3 = h

1

5

4 i :

 

= h 1

5 i

61

 

h 5

9 i ; A2

 

3

2

; A3 = h 1

 

 

1

 

 

= h 1

4 i

6

i

:

 

1

5

 

 

2

 

2

 

4

 

1

 

 

 

h 16

10 i ; A2 = h 5 11 i ; A3 = h 0 5 i

:

h 3

5

i ; A2

 

 

1

8

 

 

 

 

5

3

 

1

= h 8 1 i

; A3 = h 5 4 i

:

 

 

4

2

i ; A2

3

 

1

 

3

 

2

 

 

 

h 3

1

= h 11

3 i

; A3 = h

3

1 i :

 

 

5

3

i ; A2

= h 22

2

 

; A3 = h

1

 

1

 

 

h 2

1

4 i

6

3 i :

 

 

5

4

 

= h 2

 

1

 

; A3 = h

9

6

 

 

h 14

1 i ; A2

 

4 i

1

3 i :

 

h 12

2

 

 

2

1

 

; A3 = h

1

 

1

 

 

4 i ; A2

= h 5

 

3 i

1

2 i :

 

h 6

 

1

 

 

1

1

 

 

4

 

1

 

 

9 i

; A2 = h 13 1 i ; A3 = h 1 6 i

:

 

1

 

4

 

3

 

 

1

 

2

 

4

 

 

 

h 6

6 i

; A2 = h 5 4 i

; A3 = h 05

5 i :

 

1

 

2

 

8

 

9

 

 

 

2

 

 

h 6

8 i

; A2 = h 1

7

i ; A3 = h 5

6

i

:

 

2

 

4

 

3

 

5

 

 

1

 

2

i

 

 

h 5

8 i

; A2 = h 23

5 i

; A3 = h 1

4

:

 

1

 

4

; A2 = h 2

 

 

1

 

6

 

1

 

 

 

h 5

9 i

4

i ; A3 = h 41 6 i :

 

 

1

 

5

 

2

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

h 5

10 i ; A2

= h 8 11 i

; A3 = h 0 3 i :

 

1

 

6

 

1

 

 

5

 

 

3

 

2

i :

 

h 4

1 i

; A2 = h 1 4 i

; A3 = h 6

3

 

 

5

2

 

2

2

 

 

9

 

6

 

 

13

24.

A1

= h 2

1 i

;

A2

= h 1

4 i

 

 

4

1

 

 

 

2

2

 

25.

A1

= h 1

4 i

;

A2

= h 1

3 i

 

 

2

1

 

 

 

1

5

 

26.

A1

= h 2

1 i

;

 

A2 = h 1 1 i

;

 

 

4

3

 

 

 

3

8

 

;A3 = h 1 3 i : 3 1

;A3 = h 3 2 i : 0 3

A3 = h 32 54 i :

80. Определить тип нулевой точки равновесия системы x0 = f(x), выяснить характер ее устойчивости, изобразить схематич- но фазовый портрет системы в окрестности этой точки.

Варианты:

 

x20

= 4x2

x1

 

 

 

 

1.

x10

= 2x1x2

4x2 ;

 

x20

 

2

2

 

 

 

 

2.

= x1 4x2

+ x23

 

 

x10

=

2x1

+ 2x2

+ x1 sin x1

;

3.

x20

= x1 + 4x2 + x22

 

 

x10

= 2x1 + 5x2

 

 

x23 ;

 

4.

x20

= 5x1

+ 7x2

+ 2x22

 

 

x10

= 3x1 + x2

 

x12 ;

 

5.

x20

= x1 + 5x2

3x22

 

 

x10

= 3x1

+ 2x2

x23 ;

 

6.

x20

= x1 + 4x2

+ x12

 

 

x10

= 2 + 2ex1

+x2 ;

 

7.

x20

=

sin(5x1

+ 7x2)

 

 

x10

= 1 + ex1+5x2 ;

 

8.

x20

= e 4x1+5x2 1

 

 

x10

= x1 + 5x2

 

x22 ;

 

9.x01 = x1 + 5x2 x21 ; x02 = 5 sin(x1 + x2)

10.x01 = sin(5x1 2x2) ;

x02 = 4x1 + x2 + x22

14

11.

x20

=

sin(4x1 + 3x2)

 

x10

=

2x1

+ x2

+ x23

;

 

x10

=

x2

sin x1

;

 

12.

n x20

=

3x1 2x2

 

13.

x20

=

2x1x2

4x2

 

 

x10

=

4x22

 

x12 ;

 

 

14.

x20

=

2x1 + 2x2 + x1 sin x1

 

x10

=

x1

 

4x2

+ x23

;

15.x01 = x1 + 4x2 + x22 ;

x02 = 2x1 + 5x2 x32

16.x01 = 5x1 + 7x2 + 2x22 ;

x02 = 3x1 + x2 x21

17.x01 = x1 + 5x2 3x22 ;

x02 = 3x1 + 2x2 x32

18.x01 = x1 + 4x2 + x21 ; x02 = 2 + 2ex1+x2

19.x01 = sin(5x1 + 7x2) ;

x02 = 1 + ex1+5x2

20.

x20

=

x1 + 5x2

x22

 

x10

=

e 4x1+5x2

1 ;

21.x01 = 4x1 + x2 + x22 ; x02 = sin(5x1 2x2)

22.x01 = sin(4x1 + 3x2) ;

x02 = 2x1 + x2 + x32

23.x01 = 2x1 + 2x2 + x1 sin x1 ;

x02 = x1 4x2 + x32

24.x01 = 2x1 + 5x2 x32 ;

x02 = x1 + 4x2 + x22

25.x01 = 3x1 + x2 x21 ; x02 = 5x1 + 7x2 + 2x22

15

26.x01 = 2x1 + 5x2 x32 ;

x02 = x1 + 4x2 + x22

90. Определить тип нулевой точки равновесия (если она имеется) системы x0 = f(x), выяснить характер ее устойчивости,

изобразить схематично фазовый портрет системы в окрестности этой точки. Найти ненулевую точку равновесия системы (если таких точек несколько, оставить одну из них). Определить тип найденной точки равновесия, выяснить характер ее устойчивости, изобразить схематично фазовый портрет системы в окрестности этой точки.

Варианты:

p

1. x01 = x21 x2 + 2 2 ; x02 = arctg(x21 + x1x2)

2.

x0

=

 

 

 

 

(x

1

x

)2

+ 3

 

 

2 ;

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

x20

 

e

x2

x1

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

= p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

=

ln(1

 

 

 

x

 

 

+ x2) ;

 

 

 

x20

= 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

 

x1

 

+ 8x2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

2

 

 

 

 

 

x10

 

 

 

 

p

x22) ;

 

 

 

 

 

 

=

ln(2

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

x20

= ex1 ex2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

= x12

 

x22

 

1 ;

 

 

 

 

 

5.

x20

= 2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

= x

 

 

 

x

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

x20

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2 3x1

+ x2

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

7.

x20

=

 

 

 

 

 

p x1+5x2

 

 

 

 

 

sin(5x1

+ 7x2)

 

 

 

x10

=

 

 

 

1 + e

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

x10

= x1 + 5x2

 

 

 

 

x12 ;

 

 

8.

x20

=

5 sin(x1 + x2)

 

 

 

x10

= x2

 

2x12 ;

 

 

 

 

 

 

 

9.

x20

=

arctg(

x12

2x1)

 

 

10.

( x20

=

 

4

 

arctg(x1 + x2)

 

 

x10

= x2

 

2x12

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

x10

= x1 + x2 + 1 ;

 

 

 

 

 

 

11.

x20

= x2 +

p

 

 

 

 

 

 

1 + 2x12

 

 

 

 

 

x10

= x22

 

x12 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

x20

= sin x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

= x12

 

 

x2 + 2 2 ;

 

x20

=

arctg(x12 + x1x2)

 

 

 

x20

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

x0

=

 

 

 

(x

1

x

)2

+ 3

 

2 ;

1

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

x2

x1

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

=

ln(1

 

 

x

 

 

+ x2) ;

 

 

 

x20

= 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

 

 

 

 

x1

 

+ 8x2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

2

 

 

 

 

 

x10

 

 

 

p

x22) ;

 

 

 

 

 

 

 

=

ln(2

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

x20

= ex1 ex2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

= x12

 

x22

 

1 ;

 

 

 

 

 

 

17.

x20

= 2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

= x

 

 

 

 

x

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.

x20

 

 

 

 

 

 

= 2 3x1

+ x2

 

 

1

 

 

 

2

 

1

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

19.

x20

=

 

 

 

 

 

p x1+5x2

 

 

 

 

 

 

sin(5x1

+ 7x2)

 

 

 

x10

=

 

 

1 + e

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

20.x01 = x1 + 5x2 x21 ; x02 = 5 sin(x1 + x2)

21.x01 = x2 2x21 ;

x02 = arctg(x21 2x1)

22.

( x20

=

 

4

arctg(x1 + x2)

 

x10

= x2

 

2x12

;

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

+ x2) ;

 

=

ln(1

 

 

x

23.

x20

= 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

+ 8x2

1

 

 

 

 

 

22

 

2

 

 

x10

 

 

 

p

 

 

 

 

 

=

ln(2

 

 

x22) ;

24.

x20

= ex1 ex2

 

 

 

 

x10

= x12

 

x22

 

1 ;

 

25.

x20

=

2x2

 

 

 

 

17

26.x01 = x1 + 5x2 x21 ; x02 = 5 sin(x1 + x2)

100. Рассмотрим систему

(x0 = a(y f(x)) ;

y0 = x y + z ; z0 = by ;

ãäå f(x) = (x3 x)=6, a; b положительные параметры. Найти

точки равновесия системы и определить их характер устойчи- вости.

Варианты:

1.a = 1, b = 1 .

2.a = 4, b = 1 .

3.a = 2, b = 3 .

4.a = 4, b = 7 .

5.a = 2, b = 1 .

6.a = 4, b = 2 .

7.a = 1, b = 2 .

8.a = 4, b = 8 .

9.a = 2, b = 4 .

10.a = 4, b = 4 .

11.a = 2, b = 2 .

12.a = 3, b = 5 .

13.a = 2, b = 5 .

14.a = 3, b = 1 .

15.a = 4, b = 9 .

16.a = 3, b = 5 .

17.a = 1, b = 1 .

18.a = 4, b = 1 .

19.a = 2, b = 3 .

18

20.a = 4, b = 7 .

21.a = 2, b = 1 .

22.a = 4, b = 2 .

23.a = 1, b = 2 .

24.a = 4, b = 4 .

25.a = 3, b = 6 .

26.a = 4, b = 5 .

110. Построить (с использованием какого-либо математиче- ского пакета, например, MATLAB или MAPLE) решение x(t) задачи Коши на промежутке 0 6 t 6 10.

Варианты:

1.

x0

= x(1 x) + 3 sin 4t ;

x(0) = 4 .

2.

x0

= x(1 2x) + sin 4t ;

x(0) = 4 .

3.

x0

= 2x(1 x) + 3 sin 4t ;

x(0) = 4 .

4.

x0

= x(2 x) + 3 cos 2t ;

x(0) = 5 .

5.

x0

= x(1 2x) + cos 6t ;

x(0) = 5 .

6.

x0

= 2x(1 x) + 3 cos 6t ;

x(0) = 5 .

7.

x0

= x(2 x) + 3 sin 3t ;

x(0) = 4 .

8.

x0

= x(2 x) + sin 4t ; x(0) = 4 .

9.

x0

= x(2 x) + 2 sin 4t ;

x(0) = 4 .

10.

x0

= x(2 x) + 3 sin2 4t ;

x(0) = 0; 5 .

11.

x0

= x(3 x) + sin2 4t ;

x(0) = 0; 5 .

12.

x0

= x(4 x) + 2 sin2 4t ;

x(0) = 0; 5 .

13.

x0

= x(4 x) + cos2 2t + 1 ;

x(0) = 1 .

14.

x0

= x(3 x) + 2 cos2 2t + 1 ;

x(0) = 1 .

15.

x0

= x(3 x) + 2 sin2 2t + 1 ;

x(0) = 1 .

16.

x0

= x(4 x) + sin2 2t + 1 ;

x(0) = 1 .

19

17.

x0

= x(4 x) + 3 sin 4t ;

x(0) = 5 .

18.

x0

= x(1 3x) + sin 6t ;

x(0) = 0; 2 .

19.

x0

= 2x(1 x) + 4 sin 3t ;

x(0) = 4 .

20.

x0

= 2x(2 x) + cos 3t ;

x(0) = 5 .

21.

x0

= x(1 3x) + cos 6t ;

x(0) = 0; 1 .

22.

x0

= x(2 x) + 3 sin2 4t ;

x(0) = 0; 5 .

23.

x0

= x(3 x) + sin2 4t ;

x(0) = 0; 5 .

24.

x0

= x(4 x) + 2 sin2 4t ;

x(0) = 0; 5 .

25.

x0

= x(4 x) + cos2 2t + 1 ; x(0) = 1 .

26.

x0

= x(4 x) + 2 sin2 4t ;

x(0) = 0; 5 .

120. Перейти от дифференциального уравнения второго порядка y00 + f(y; y0) + g(y) = 0 к автономной системе x0 = F (x)

(x 2 R2) на основе замены x1 = y ; x2 = y0. Найти точки равнове-

сия полученной системы, определить их тип, выяснить характер ее устойчивости. Построить (с использованием какого-либо

математического пакета, например, MATLAB или MAPLE) на фазовой плоскости (x1; x2) траекторию решения x(t) полученной системы на промежутке 0 6 t 6 20, соответствующей решению

задачи Коши для дифференциального уравнения. Построить фазовый портрет системы.

Варианты:

1.

y00

 

 

(1 y2)y0

+ y = 0

;

y(0) = 2

; y0(0) = 5 .

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

y00

 

2(1 y2)y0 + 2y = 0 ;

y(0) = 3 ; y0(0) = 5 .

3.

y00

 

(1 y2)y0 + 2y = 0 ;

y(0) = 3 ; y0(0) = 6 .

4.

y00

 

 

2(1 y2)y0

+

y

=

0 ;

y(0) =

3 ; y0(0) = 6 .

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

5.

y00

 

 

(1 2y2)y0

+

y

=

0 ;

y(0) =

2 ; y0(0) = 4 .

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

6.

y00

 

 

(1 y2)y0

+

2y

=

0 ;

y(0) =

2 ; y0(0) = 4 .

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

20