Ecuații diferențiale simple

Ecuatiile diferentiale sunt un subiect de analiza matematica foarte important, avand aplicatii in cadrul matematicii precum si in alte domenii ale stiintelor (fizica, chimie, biologie, etc. ) Definitie: Se numeste ecuatie diferentiala o relatie intre o variabila independenta x, functia cautata y = y (x) si derivatele sale y, y, y, de forma F (x, y, y, y) = 0. Daca functia cautata y = y (x) este o functie de o singura variabila x, ecuatia diferentiala se numeste ordinara.

Exemple de modelare prin ecuatii diferentiale a unor fenomene din domeniul stiintific, economic, social.

f + kf = 0 (ecuatia dezintegrarii substantelor radioactive; f (t) reprezinta cantitatea de substanta radioactivala momentul t, iar k > 0 este un coefficient de proportionalitate al dezintegrarii substantei respective; f (t) reprezinta viteza de dezintegrare radioactiva). mf (t) = F (legea a doua a lui Newton; daca miscarea se face pe o axa, atunci notand f (t) pozitia punctului material (de masa m) la momentul t, viteza de deplasare la momentul t este f (t) si acceleratia este f (t); F reprezinta forta care actioneaza asupra punctului, ea depinzand in fiecare moment t de pozitia f (t) a punctului si de viteza f (t) a acestuia). 2? = -9, 8 sin? (ecuatia pendulului matematic; ? depinde de timpul t si este unghiul format defirul inextensibil cu verticala) = 0. 01 P (0. 0001) P (ecuatia corespunde unui model demografic; P fiind functie de timp si reprezinta numarul de indivizi la momentul t). Lq (t) + Rq (t) + q (t) (descrie evolutia unui circuit electric supus unei tensiuni E (t), circuit care contine o rezistenta R, o inductanta L, un condensator de capacitate C, toate legate in serie; q (t) reprezinta sarcina electrica a condensatorului la momentul t; q (t) = I (t) este intensitatea curentului in circuit la momentul t). Termenul de ecuatie sugereaza adesea deea de solutie. In ciuda varietatii metodelor de rezolvare a ecuatiilor diferentiale, exista numeroase ecuatii care nu pot fi rezolvate complet.

Este necesara deci o clasificare a ecuatiilor diferentiale, pentru a vedea, functie de tip, ce metoda poate fi utilizata pentru rezolvarea ei.

Definitie: Se numeste ordinul ecuatiiei diferentiale, cel mai mare dintre ordinele derivatei care figureaza in ecuatie.

Solutiile ecuatiilor diferentiale Am intalnit notiunea de solutie relativ la ecuatii algebrice, trigonometrice, vectoriale, matriceale. Prin analogie, ar trebui ca solutie pentru o ecuatie diferentiala sa fie o functie (avand un numar de derivate) pentru care ecuatia sa fie verificata. Numai ca situatia nu este intotdeauna simpla cum se poate vedea in cazul ecuatiei de ordinal I. Definitie: Se numeste solutie a unei ecuatii diferentiale de ordin n pe un interval (a, b) o functie y = f (x) definite pe acest interval cu derivatele sale pana la ordinal n si pentru care substituind y = f (x) in ecuatia diferentiala, aceasta devine o identitate in raport cu x din (a, b). A ...