Lê Xuân Đại BK TPHCM PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP... Lê Xuân Đại BK TPHCM PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP... Lê Xuân Đại BK TPHCM PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP... Lê Xuân Đại BK TPH
Trang 1PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT
Bài giảng điện tử
TS Lê Xuân Đại
Trường Đại học Bách Khoa TP HCM Khoa Khoa học ứng dụng, bộ môn Toán ứng dụng
Trang 2Phương trình vi phân đóng vai trò quan trọngcủa việc ứng dụng toán học trong những lĩnhvực khoa học khác vì nhiều quá trình thực tếđược mô tả bằng phương trình vi phân 1 cách
dễ dàng và đầy đủ
Tuy nhiên, để hiểu được những ứng dụng củaphương trình vi phân, chúng ta cần nắm vữngnhững kiến thức về khoa học tự nhiên (vật lý,hóa học, sinh học,v.v), kỹ thuật, v.v
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 2 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 3Định nghĩaNghiệm tổng quát của phương trình vi phân cấp 1
vô hạn các hàm, thỏa mãn phương trình vi phân
Nó có thể được xác định ở dạng tường minh
Trang 4Bài toán làm lạnh vật thể
Ví dụ
phút từ lúc lấy bánh mỳ ra, nhiệt độ của bánh mỳ
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 4 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 5TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 5 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 61 Tốc độ làm lạnh vật thể là sự giảm nhiệt độ Ttrong 1 đơn vị thời gian τ và được biểu diễn
d τ .
thể tỉ lệ với hiệu số nhiệt độ của vật thể T vàcủa môi trường xung quanh t Phương trình viphân quá trình làm lạnh bánh mỳ là
Trang 7Giải phương trình vi phân
Trang 8Hệ số tỉ lệ k được tìm dựa vào điều kiện khi
Trang 9Phương trình vi phân tách biếnĐịnh nghĩa
Phương trình vi phân có dạng
Nghiệm tổng quát của phương trình này là
ZP(x )dx +
ZQ(y )dy = C
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 9 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 11Phương trình vi phân có dạng
f1(x ).g1(y )dx + f2(x)g2(y )dy = 0Nếu như f1(x ), f2(x ), g1(y ), g2(y ) 6= 0 thì ta chia 2
Trang 12Ví dụ
Chia 2 vế của phương trình đã cho cho
Trang 13Vật thể rơi với khối lượng thay đổi
tỉ lệ k 6= m
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 13 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 14TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 14 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 15Hạt mưa đá bốc hơi đều nên tại thời điểm tkhối lượng của nó là M − mt và trọng lực của
trọng trường Trọng lực tính theo chiều dương,tức là hướng xuống
trên Lực tác động lên hạt mưa là
Trang 16Phương trình vi phân thu được
Trang 17Tìm C theo điều kiện t = 0 thì v = 0 ta được
Trang 18Phương trình vi phân tuyến tính cấp mộtĐịnh nghĩa
Phương trình vi phân có dạng
dy
Nếu Q(x ) ≡ 0 thì phương trình (2) được gọi là
phương trình thuần nhất Nếu Q(x ) 6= 0 thì
thuần nhất
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 18 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 19Phương pháp Lagrange
thuần nhất có dạng y = C (x ).e−R P(x)dx, với
Trang 20Nghiệm tổng quát của phương trình tuyến tínhcấp một
Z
eR P(x)dx.Q(x)dx + C
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 20 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 22TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 22 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 24Quỹ đạo bay của máy bay
Ví dụ
Phi công lái máy bay từ thành phố A đến thànhphố B, nằm về hướng Tây theo ngang so vớithành phố A Hãy tìm phương trình quỹ đạo baycủa máy bay, biết vận tốc của nó là v (km/h) vàvận tốc gió thổi từ hướng Nam với vận tốc
w (km/h) Khoảng cách từ thành phố A đến thànhphố B theo phương ngang là a(km)
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 24 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 25TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 25 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 26Hướng thật sự của véc-tơ vận tốc của máy baytại thời điểm t là −→u = −→v + −→w Véc-tơ −→u làvéc-tơ tiếp tuyến với quỹ đạo bay của máy baytại điểm M
Trang 27−v yp
Trang 28Giải phương trình vi phân với điều kiện khi t = 0 thì
Trang 29TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 29 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 31TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 31 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 32Zdu
Zdx
2
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2013 32 / 61
SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn
SinhVienZone.Com
Trang 35Ví dụ
Phương trình đã cho viết lại
Trang 36Như vậy phương trình đã cho viết lại
Z dx x
y + x x
Trang 37
a1 b1
a2 b2
...
là phương trình vi phân tách biến
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2 013 39 / 61 < /small>
SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn... data-page="59">
Giải phương trình vi phân tồn phần
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2 013 59 / 61 < /small>
SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn...
TS Lê Xuân Đại (BK TPHCM) PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CẤP MỘT TP HCM — 2 013 43 / 61 < /small>
SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn
SinhVienZone. Com< /h3>