Вопрос задан 18.10.2026 в 22:42. Предмет Математика. Спрашивает Сахно Сеня.

Решить систему дифференциальных уравнений:
dx/dt = -x + 8y
dy/dt = x - 3y

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Аяпбек Альбина.

Решим систему дифференциальных уравнений:

{dxdt=−x+8y,dydt=x−3y.\begin{cases} \dfrac{dx}{dt}=-x+8y,\\[6pt] \dfrac{dy}{dt}=x-3y. \end{cases}

Воспользуемся методом исключения одной из неизвестных функций.

Шаг 1. Выразим yy через xx

Из первого уравнения системы:

dxdt=−x+8y\frac{dx}{dt}=-x+8y

получаем:

8y=dxdt+x.8y=\frac{dx}{dt}+x.

Следовательно,

y=18(dxdt+x).\boxed{y=\frac{1}{8}\left(\frac{dx}{dt}+x\right).}

Продифференцируем это равенство по tt:

dydt=18(d2xdt2+dxdt).\frac{dy}{dt}=\frac18\left(\frac{d^2x}{dt^2}+\frac{dx}{dt}\right).

Шаг 2. Получим дифференциальное уравнение второго порядка

Подставим найденные выражения для yy и dydt\dfrac{dy}{dt} во второе уравнение системы:

dydt=x−3y.\frac{dy}{dt}=x-3y.

Получаем:

18(d2xdt2+dxdt)=x−38(dxdt+x).\frac18\left(\frac{d^2x}{dt^2}+\frac{dx}{dt}\right) =x-\frac38\left(\frac{dx}{dt}+x\right).

Умножим обе части на 8:

d2xdt2+dxdt=8x−3dxdt−3x.\frac{d^2x}{dt^2}+\frac{dx}{dt} =8x-3\frac{dx}{dt}-3x.

Приведём подобные слагаемые:

d2xdt2+4dxdt−5x=0.\boxed{\frac{d^2x}{dt^2}+4\frac{dx}{dt}-5x=0.}

Получили линейное однородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами.

Шаг 3. Найдём функцию x(t)x(t)

Составим характеристическое уравнение:

λ2+4λ−5=0.\lambda^2+4\lambda-5=0.

Разложим на множители:

(λ−1)(λ+5)=0.(\lambda-1)(\lambda+5)=0.

Отсюда корни:

λ1=1,λ2=−5.\lambda_1=1,\qquad \lambda_2=-5.

Поскольку корни действительные и различные, общее решение имеет вид:

x(t)=C1et+C2e−5t,\boxed{x(t)=C_1e^t+C_2e^{-5t},}

где C1,C2C_1,C_2

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Математика

Последние заданные вопросы в категории Математика

Задать вопрос