1. Главная
  2. Библиотека
  3. Теория машин и механизмов
  4. Привести уравнения к каноническому виду:
Разбор задачи

Привести уравнения к каноническому виду:

  • Предмет: Теория машин и механизмов
  • Автор: Кэмп
  • #Динамика машин
  • #Теория колебаний машин
Привести уравнения к каноническому виду:

Условие:

Привести уравнения к каноническому виду:

x22zx2+2xy2zxy+y22zy2=0 x^{2} \frac{\partial^{2} z}{\partial x^{2}}+2 x y \frac{\partial^{2} z}{\partial x \partial y}+y^{2} \frac{\partial^{2} z}{\partial y^{2}}=0

Решение:

Найдем преобразование, после которого уравнение
  x²·zₓₓ + 2xy·zₓ_y + y²·z_y_y = 0
принимает канонический вид.

  1. Определим тип уравнения. Запишем коэффициенты при вторых производных:
      A = x², 2B = 2xy, C = y².
    Вычислим дискриминант:
      B² – AC = (xy)² – x²·y² = x²y² – x²y² = 0.
    Таким образом, уравнение параболическое (выход двойного корня).

  2. Найдем характеристические кривые. Для характеристики решения необходимо решить уравнение
      A(dy/dx)² – 2B(dy/dx) + C = 0.
    Подставляем A, B, C:
      x²(dy/dx)² – 2xy(dy/dx) + y² = 0.
    Разделим на x² (при x ≠ 0):
      (dy/dx)² – 2(y/x)(dy/dx) + (y/x)² = 0,
    что можно записать как
      [dy/dx – y/x]² = 0.
    Отсюда получаем единственное решение:
      dy/dx = y/x.
    Интегрируя, получим общее семейство характеристик:
      y = C·x.
    Таким образом, естественным выбором нового переменного является отношение y/x.

  3. Введем новые переменные. Пусть
      ξ = y/x – каноническая переменная вдоль характеристик,
      η = x – дополнительная независимая переменная.
    При обратном переходе имеем:
      x = η, y = ξ·η.

  4. Найдем выражения первых производных функции z(x,y) через z(η,ξ). Используем цепное правило:
      zₓ = z_...

Внутри — полный разбор, аргументация, алгоритм решения, частые ошибки и как отвечать на каверзные вопросы препода, если спросит

Попробуй решить по шагам

Попробуй один шаг и продолжи в режиме обучения или посмотри готовое решение

Какой тип дифференциального уравнения в частных производных (УрЧП) определяется по значению дискриминанта B² - AC, где A, B, C — коэффициенты при вторых производных?

Что нужно знать по теме:

Что нужно знать по теме

Алгоритм решения

Топ 3 ошибок

Что спросит препод

Не нашел нужную задачу?

Воспользуйся поиском

Выбери предмет