Навчитися розв’язувати звичайні диференційні рівняння з початковими умовами чисельними методами на ЕОМ.
2. ЗАВДАННЯ І ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ
· Вивчити навчальний матеріал і підготувати відповіді на контрольні питання.
· Виписати математичну модель для задачі згідно індивідуального варіанту.
· Звести діференціальне рівняння другого порядку до системи двох рівнянь першого порядку.
· Виписати схему методу Рунге-Кутта.
3. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
· Аналіз стійкості диференціального рівняння по Раусу-Гурвицю.
· Необхідна і достатня умова стійкості для рівнянь другого порядку.
5. ТЕОРЕТИЧНИЙ МАТЕРІАЛ
Моделі, що зводяться до диференціальних рівнянь.
Інженеру дуже часто припадає зтикатися з диференціальними рівняннями при розробці нових виробів або технологічних процесів, тому що велика частина законів фізики формулюється саме у видгляді диференційних рівнянь. По суті, будь-яка задача проектування, пов'язана з розрахунком потоків енергії або прямування тіл, у кінцевому рахунку зводиться до рішення диференціальних рівнянь.
Інтерес з боку математичних моделей викликають механічні системи і системи автоматичного регулювання.
Поступальний механічний рух описується диференціальним рівнянням:
,
де x(t) - переміщення центру маси;
m - маса тіла;
B - коэфіцієнт опору руху;
K - постійний коефіцієнт;
f(t) - зовнішня сила.
При відсутності зовнішньої сили: .
Будь-яке диференціальне рівняння n-го порядку можна звести до n диференціальнихрівнянь першого порядку.
Наприклад, у диференціальному рівнянні другого порядку:
можна покласти z = dx/dt .
Тоді dz/dt = d2x/dt2 і одержуємо два рівняння першого порядку:
.
Задача Коші в цьому випадку містить дві початкові умови: