Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Мая 2013 в 19:59, лекция
Уравнение (3) в каждой точке (x, y) области D, в которой задана функция f(x, y), определяет - угловой коэффициент касательной к решению, проходящему через точку (x, y), т.е. направление, в котором проходит решение через эту точку. Говорят, что уравнение (3) задаёт в D поле направлений. График любого решения дифференциального уравнения (называемый также интегральной кривой) в любой своей точке касается этого поля, т.е. проходит в направлении, определяемом полем. Интегрирование дифференциального уравнения геометрически означает нахождение кривых, у которых направление касательной в каждой точке совпадает с направлением поля.
Геометрический
смысл уравнения первого
Уравнение (3) в каждой точке (x, y) области D, в которой задана функция f(x, y), определяет
- угловой коэффициент касательной к решению, проходящему
через точку (x, y), т.е. направление, в котором
проходит решение через эту точку. Говорят,
что уравнение (3) задаёт в D поле направлений. График любого
решения дифференциального уравнения
(называемый также интегральной кривой) в любой
своей точке касается этого поля, т.е. проходит
в направлении, определяемом полем. Интегрирование
дифференциального уравнения геометрически
означает нахождение кривых, у
которых направление касательной в каждой
точке совпадает с направлением поля.
На рисунке справа изображено поле направлений,
определяемое уравнением
, и три интегральные кривые (три частных
решения) этого уравнения. Решение можно
провести через любую точку области D; единственное решение можно
выделить, если задать точку, через которую
проходит интегральная кривая:
.
Для изображения поля направлений, задаваемого
дифференциальным уравнением, рассматривают
линии уровня функции f(x, y), т.е. геометрические места
точек, в которых касательные к интегральным
кривым сохраняют постоянное направление.
Такие линии называются изоклинами. С помощью изоклин
можно приближённо изобразить интегральные
кривые.
Для примера построим изоклины уравнения . Перебираем различные значения постоянной C, строим линии уровня функции , соответствующие этим значениям С (т.е. прямые ), и на этих линиях ставим чёрточки в направлении, определяемым значением С ( , где - угол между чёрточкой и положительным направлением оси Ох): - ось Оу; ; ; и т.д. Информация о направлении интегральных кривых, полученная из рисунка (выше справа), достаточна, чтобы сделать качественный вывод об их поведении: кривые должны огибать начало координат. Это могут быть окружности или спирали.
4
Информация о работе Геометрический смысл уравнения первого порядка