Реферат: Інтегрування і пониження порядку деяких диференціальних рівнянь з вищими похідними
ДР що містять n-ту похідну від шуканої функції і незалежну змінну.
а) Розглянемо ДР
(4.38)
Так як
, то

Аналогічно
, …..,
(4.39)
Остання формула дає розвязок загальний в області
![]()
Формулу (4.39) легко використати для знаходження розвязків задачі Коші з начальними умовами
(4.40)
Цей розвязок представляється в вігляді
(4.41)
Ф-я

являється частиним розвязком ДР (4.38) з початковими умовами
![]()
яким відповідають константи ![]()
Для обчислення використовують ф-лу Коші
(4.42)
Дійсно інтеграл 
можна розглядати як повторний інтеграл в заштрихованій області (мал. 1).
Міняючи порядок інтегрування, отримаємо 
Аналогічно обчислюємо 
.. і. т. д.
Приходимо до ф-ли (4.42)
Таким чином розвязок (4.41) записується у вигляді ![]()

Загальний розвязок ДР (4.38) можна також записати через невизначений інтеграл

Пр. 4.4 Розвязати рівняння ![]()
Послідовно знаходимо
, ![]()
б) Розглянемо випадок
(4.43)
в якому співвіднощення (4.43) не можна розвязати відносно
в елементарних ф-ях, або вирази для
будуть досить складними.
Припустимо, що ДР (4.43) допускає параметризацію (4.44)
(4.44),
де
та
такі, що ![]()
Проводимо обчислення
, ![]()
Аналогічно обчислюємо ![]()
Остаточно маємо
(4.45) -загальний зорвязок в параметричній формі.
Відмітимо два випадки, в яких ДР (4.43) легко параметрмзується
I.
(4.46)
(частинні випадки
)
II.
(4.47), де
і
-однорідні ф-ї відповідного
виміру
і
.
Покладемо
(4.48)
і розвяжемо р-ня (4.47) відносно
через
: ![]()
Піставляючи в (4.48), отримаємо
(4.49)
Дальше вищеотриманим способом знаходимо загальний розвязок в параметричній формі.
Пр. 4.5 Розвязати р-ня ![]()
Зробимо заміну ![]()
![]()
![]()
остаточно маємо

Інтегрування ДР, які не містять шуканої ф-ї та
похідної.
Розглянемо ДР
(4.50), в якому є
.
Введемо нову змінну
(4.51)
отримаємо
(4.52)
тобто ми понизили порядок ДР (4.50) на
одиниць.
Припустимо, що ми розвязали ДР (4.52) і визначили
(4.53)
Тоді р-ня
(4.54)
інтегруємо і отримаємо загальний розвязок
(4.55)
Якщо замість загального розвязку (4.53) можна знайти загальний інтеграл
(4.54)
то отримаємо ДР
типу (4.43)
Розглянемо два частичних випадка відносно ДР (4.50) :
а) ДР вигляду ![]()
якщо ДР (4.51) можна розвязати відносно
:
(4.52)
то поклавши
перейдемо до р-ня ![]()
Якщо
- загальний розвязок останнього р-ня, то остотаточно маємо р-ня вигляду (4.38) ![]()
Припустимо, що ДР (4.51) не можна записати в вигляді (4.52), але воно допускає параметризацію
(4.53)
то з співвідношення
знаходимо ![]()
Звідки
(4.54)
ДР (4.54) вигляду (4.44) і розвязки можна отримати в параметричній формі.
б) ДР вигляду
(4.55)
Нехай ДР (4.55) можно розвязати відносно ![]()
(4.56)
Позначимо
і перейдемо до ДР
(4.57)
Домножимо (4.57) на
: ![]()
Звідки
. Отже ![]()
з якого визначимо
.
Останнє ДР є р-ням з відокремлюваними змінними.
Знайшовши з нього
![]()
ми остаточно переходимо до ДР вигляду (4.38).
(4.58)
Припустимо, що ДР (4.55) не можна розвязати відносно
але для нього можлива параметризація ![]()
Запишемо співвідношення ![]()
Домножимо першу рівність на
:
![]()