(ii) x[y (x)] 4 + 2y(x) = 2x. (vi) y (x) = x 2 sin x

Σχετικά έγγραφα
Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

iii) x + ye 2xy 2xy dy

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι Ασκήσεις - 19/10/2017. Ακριβείς Διαφορικές Εξισώσεις-Ολοκληρωτικοί Παράγοντες. Η πρώτης τάξης διαφορική εξίσωση

κι επιβάλλοντας τις συνοριακές συνθήκες παίρνουμε ότι θα πρέπει

Διαφορικές Εξισώσεις.

Λύσεις στο Επαναληπτικό Διαγώνισμα 2

Διαφορικές Εξισώσεις.

Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

y 1 (x) f(x) W (y 1, y 2 )(x) dx,

Διαφορικές Εξισώσεις.

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι ΣΔΕ Bernoulli, Riccati, Ομογενείς. Διαφορικές Εξισώσεις Bernoulli, Riccati και Ομογενείς

1.1 Βασικές Έννοιες των Διαφορικών Εξισώσεων

Διαφορικές Εξισώσεις Πρώτης Τάξης

Εισαγωγή. Κεφάλαιο Διαφορικές εξισώσεις

Ασκήσεις Συνήθων Διαϕορικών Εξισώσεων

α. y = y x 2 β. x + 5x = e x γ. xy (xy + y) = 2y 2 δ. y (4) + xy + e x = 0 η. x 2 (y ) 4 + xy + y 5 = 0 θ. y + ln y + x 2 y 3 = 0 d 3 y dy + 5y

Διαφορικές εξισώσεις 302.

ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ Ι ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΤΥΧΑΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ (Συνέχεια)

Διαφοριϰές Εξισώσεις (ΜΕΜ 271) Λύσεις Θεμάτων Εξέτασης Ιούνη 2019

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Μεθοδολογία για τις Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Από την Ενότητα του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες

Σειρές Fourier και Προβλήματα Συνοριακών Τιμών

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι Ασκήσεις - 09/11/2017. Άσκηση 1. Να βρεθεί η γενική λύση της διαφορικής εξίσωσης. dy dx = 2y + x 2 y 2 2x

ΘΕΩΡΙΑ - ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΤΙΚΑ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις

ΠΑΡΟΡΑΜΑΤΑ ΕΚΔΟΣΗ 12 ΜΑΡΤΙΟΥ 2018

Μεθοδολογία για τις Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Από την Ενότητα του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες

Μεθοδολογία για τις Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Από την Ενότητα του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου Σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες

Author : Πιθανώς έχει κάποιο λάθος Supervisor : Πιθανώς έχει καποιο λάθος.

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

ΜΑΣ002: Μαθηματικά ΙΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ (για εξάσκηση)

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Μιχάλης Παπαδημητράκης. Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

Επίλυση Δ.Ε. με Laplace

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι Ασκήσεις - 26/10/2017. Διαφορικές Εξισώσεις Bernoulli, Riccati και Ομογενείς

Εισαγωγή στις Συνήθεις ιαϕορικές Εξισώσεις. Σηµειώσεις

Δυναμική Μηχανών I. Επίλυση Προβλημάτων Αρχικών Συνθηκών σε Συνήθεις. Διαφορικές Εξισώσεις με Σταθερούς Συντελεστές

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΟΡΙΣΜΟΙ: διαφορές των αγνώστων συναρτήσεων. σύνολο τιμών. F(k,y k,y. =0, k=0,1,2, δείκτη των y k. =0 είναι 2 ης τάξης 1.

w = f(z) = z + i C(0,4) 2πi z 2 (z 2) 3 dz = 1 8. f(z) = (z 2 + 1)(z + i). e z 1 e z 1 = 3 cos 2θ

10 ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ Ι ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΤΥΧΑΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ (Συνέχεια)

x(t) 2 = e 2 t = e 2t, t > 0

Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

Κεφάλαιο 3 ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ. 3.1 Η έννοια της παραγώγου. y = f(x) f(x 0 ), = f(x 0 + x) f(x 0 )

Διαφορικές Εξισώσεις

Παραδείγµατα σχέσεων διασποράς Παραπάνω, φαίνεται η απόκριση ενός διηλεκτρικού µέσου σε

ΚΕΦ. 1. ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ Εισαγωγή.

Homework#13 Trigonometry Honors Study Guide for Final Test#3

4.1 Το αόριστο ολοκλήρωµα - Βασικά ολοκληρώ-

Περιεχόμενα 7. Πρόλογος

Κεφάλαιο 5. Γραμμικές Βαθμωτές ΔΕ

Απειροστικός Λογισμός ΙΙ, εαρινό εξάμηνο Φυλλάδιο ασκήσεων επανάληψης.

a (x)y a (x)y a (x)y' a (x)y 0

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ. Μαθηματικά 2. Σταύρος Παπαϊωάννου

(β) Από την έκφραση (22) και την απαίτηση (20) βλέπουμε ότι η συνάρτηση Green υπάρχει αρκεί η ομογενής εξίσωση. ( L z) ( x) 0


Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 13: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Λ. Ζαχείλας. Επίκουρος Καθηγητής Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Τμήμα Οικονομικών Επιστημών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Οικονομική Δυναμική 29/6/14

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΓΕΝΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ. Τμήμα Φαρμακευτικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λυμένες Ασκήσεις & Λυμένα Θέματα Εξετάσεων

Περιεχόµενα. 0.1 Υλη του Μαθήµατος : Συγγράµµατα, Βιβλιογραϕία... 4

Ολοκλήρωση. Ολοκληρωτικός Λογισμός μιας μεταβλητής Ι

1 GRAMMIKES DIAFORIKES EXISWSEIS DEUTERAS TAXHS

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 26 ΙΟΥΛΙΟΥ 2009 ΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ :

= λ. u t = u xx UT = U T T T = U U. Οσον αφορά τη χρονική εξίσωση έχουμε. T + λt =0 T (t) =e λt. ενώ για τη χωρική

c 2 t 2 = 0 (5) t = 0 (6)

Πρόλογος Εισαγωγή στη δεύτερη έκδοση Εισαγωγή... 11

Γραμμικές διαφορικές εξισώσεις ανώτερης τάξης

Κεφάλαιο 8. Συνοριακά προβλήµατα. και uy = vx. Αρα. και uyy = vxy. , οπότε αθροίζοντας κατά µέλη τις παραπάνω εξισώσεις προκύπτει ότι uxx

Fourier Analysis of Waves

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

KΕΦΑΛΑΙΟ 2. H εξίσωση θερμότητας.

(a) = lim. f y (a, b) = lim. (b) = lim. f y (x, y) = lim. g g(a + h) g(a) h g(b + h) g(b)

Ασκήσεις στους Μετασχηµατισµούς Laplace και Fourier και τα Συστήµατα Εξισώσεων

website:

Copyright: Ξένος Θ., Eκδόσεις Zήτη, Ιανουάριος 2008, Θεσσαλονίκη

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Κεφάλαιο 1: Προβλήµατα τύπου Sturm-Liouville

ΜΔΕ Άσκηση 6 Α. Τόγκας

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΓΕΝΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

ΜΑΣ 203: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις, Εαρινό Εξάμηνο 2017 ΑΣΚΗΣΕΙΣ

d dx x 2 = 2x d dx x 3 = 3x 2 d dx x n = nx n 1

ΜΙΓΑ ΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΟΛΟΚΛ. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΓΡΑΠΤΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2010 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

= 1. z n 1 = z z n = 1. f(z) = x 0. (0, 0) = lim

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 26 ΙΟΥΛΙΟΥ 2008 ΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ :

F (x) = kx. F (x )dx. F = kx. U(x) = U(0) kx2

Κεφάλαιο 1 ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ. 1.1 Βασικές έννοιες και ορισμοί

Διαφορικές Εξισώσεις.


Λύσεις ασκήσεων 6. Οι συντελεστές του αναπτύγματος υπολογίζονται ως εξής: = y( ( 1) = 2 L. L n. = 0 Αναζητούμε αρμονική λύση για y(x) λόγω ΣΣ

Μέϑοδοι Εφαρμοσμένων Μαϑηματιϰών (ΜΕΜ 274) Λύσεις Θεμάτων Εξέτασης Ιούνη 2019

. Σήματα και Συστήματα

Λύσεις μερικών ασκήσεων του τέταρτου φυλλαδίου.

Σηµειώσεις. Eφαρµοσµένα Μαθηµατικά Ι. Nικόλαος Aτρέας

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

u x = 2uu y u y = 0 ϕ x = x t h (t), ϕ xx = x2 t 3 h (t) και ϕ y = y t h (t), ϕ yy = y2 t 3 h (t). t 2 h (t) + x2

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

ΛΟΓΙΣΜΟΣ Συναρτήσεων µιας Μεταβλητής

( y = 2, x R) και ( y = 0, x R ) ή ισοδύναμα πάνω στην ευθεία z = 2

Διαφορικές Εξισώσεις με Μερικές Παραγώγους

Transcript:

ΕΥΓΕΝΙΑ Ν. ΠΕΤΡΟΠΟΥΛΟΥ ΕΠΙΚ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙΙ» ΠΑΤΡΑ 2015

1 Ασκήσεις 1η ομάδα ασκήσεων 1. Να χαρακτηρισθούν πλήρως οι κάτωθι συνήθεις διαφορικές εξισώσεις: (i) y (x) + y (x) 2y(x) = x 3 (iii) y(x)y (x) + [y(x)] 4 = sin x (v) y (x) 2y (x) + 5y (x) + y(x) = e x (vii) [y (x)] 2 + y(x) = 0 (ix) x 2 y (x) + xy (x) + 2y(x) = 0 (ii) x[y (x)] 4 + 2y(x) = 2x (iv) y (x) = x 2 sin y(x) (vi) y (x) = x 2 sin x (viii) y (x) = y(x) (x) y (x) 2y(x) = e y(x) 2. Να χαρακτηρισθούν τα κάτωθι προβλήματα, ως προβλήματα αρχικών ή συνοριακών τιμών: (i) y (x) + 2y(x) = 0, y(0) = 2 (ii) y (x) y (x) = 1 y(0) = 0, y (0) = 0 (iii) y (x) + 9y(x) = 0 (iv) y (x) 2y (x) = 0 y(0) = 0, y(π) = 1 y(0) = 0, y (0) = 1, y (0) = 3 (v) y (x) 4y (x) = 0 (vi) x 2 y (x) + 42y(x) = 0 y(0) = 1, y (0) = 1, y (1) = 3 y(1) = 1, y (1) = 1 3. Να εξετασθεί αν η δοθείσα κάθε φορά συνάρτηση y p (x), είναι λύση της εκάστοτε διαφορικής εξίσωσης ή του εκάστοτε προβλήματος αρχικών ή συνοριακών τιμών: (i) y (x) + 2y(x) = 0 (ii) y (x) + 2y(x) = 0 y p (x) = e 2x y p (x) = 5e 2x (iii) y (x) + 2y(x) = 0 (iv) y (x) 2y (x) = 0 y p (x) = e 3x y(0) = 0, y (0) = 1, y (0) = 3 y p (x) = 3e2x 2x 3 4 (v) y (x) + y(x) = 0 (vi) x 2 y (x) 42y(x) = 0 y(0) = 1, y (0) = 1, y (1) = 3 y(1) = 1, y (1) = 1 y p (x) = sin x y p (x) = 5x13 +8 13x 6

2 4. Για κάθε μία από τις παρακάτω οικογένειες συναρτήσεων (όπου c 1, c 2, c 3 παράμετροι), να σχηματισθεί η σχετική διαφορική εξίσωση με άγνωστη συνάρτηση την y(x): (i) y 4 8 7 x3 = c 1 y = 6x2 7y 3 (ii) 3 cos x = 4 sin y + c 1 4y cos y 3 sin x = 0 (iii) y = c 1 e 4x + c 2 e x + 1 y + 5y + 4y = 4 (iv) y = c 1 x 6 + c 2 x 7 x 2 y 12xy + 42y = 0 (vi) y = x2 8 x3 + c 1 12 4 e 2x + c 2 + c 3 x y 2y = x 5. Να βρεθεί η γενική λύση των κάτωθι διαφορικών εξισώσεων με άμεση ολοκλήρωση: (i) y (x) = (x 2 1) (x 3 3x) 3 (ii) y (x) = x ln x, x > 0 (iii) y (x) = 1, x > 0 x ln x (iv) y (x) = x, x > 4 x 2 16 y(x) = 27x4 + 9x8 + x12 4 2 9x 6 x 10 + c y(x) = x2 + x2 ln x + c 4 2 y(x) = ln ln x + c y(x) = x 2 16 + c 12 6. Με χρήση της μεθόδου χωρισμού των μεταβλητών, να βρεθεί η γενική λύση των κάτωθι διαφορικών εξισώσεων (όπου y = y(x): (i) y = 3y7, x 0 x 8 (ii) y 1 = x 2 (8+9y 2 ) y 6 = 18 7 x 7 + c = 1 + c x (iii) y = 3 cosh(3x), y 0 2 sinh(4y) cosh(4y) = 2 sinh(3x) + c (iv) y = e 2y+10x e 2y = e10x + c 5 (v) y = 1+2ey 2e y = 1 + c ln 2 x e y x ln x 2η ομάδα ασκήσεων 1. Να εξετασθεί ποιες από τις παρακάτω διαφορικές εξισώσεις είναι ομογενείς (όπου y = y(x)): (i) x + 2y 5xy = 0 (ii) y 2 x 2 + 3xyy = 0 (iii) y ( x 2 + ) xy 10xy = 0 (iv) 2 + (x ( + ) y)y = 0 x (v) sin + e 2y/x y x = 0 (vi) x ln + x2 x+y y x+y y = 0 (vii) 2 ln x y ln y 2 = 0 (viii) 2 + 1 + y y = 0 y x x 2 (ix) cos y + ln x sin x ln y y = 0 (x) x 2 + 2 + 2yy = 0

2. Χρησιμοποιώντας τη μεθοδολογία των ομογενών διαφορικών εξισώσεων πρώτης τάξης, να βρεθεί η γενική λύση, των κάτωθι εξισώσεων, ή η λύση των αντίστοιχων προβλημάτων αρχικών τιμών (όπου y = y(x): (i) y = 4y2 x 2 2xy, y(1) = 1 2y 2 = x 2 + x 4 (ii) x 2yy ln y x = 0 x 1 2 ln y+2 ln x = c (iii) xy y x 2 + y 2 = 0, y(1) = 0 y+ x 2 +y 2 = c x 2 (iv) x 2 + y x 2 + y 2 (y xy ) = 0 (x 2 + y 2 ) 3/2 + +3x 2 + cx 3 = 0 (v) x 2 ye x/y ( x 3 e x/y + y 3) y = 0 e x/y ( x 2 y 2 2 x y + 2 ) = = ln y + c 3. Να λυθούν τα κάτωθι προβλήματα αρχικών τιμών (όπου y = y(x)), με τη μέθοδο της εκθετικής αντικατάστασης: (i) y 2y = 0, y(1) = 1 (ii) y + y = 0, y(0) = 1 (iii) y + 5y = 0, y(0) + y (0) = 4 y(x) = e 2x 2 y(x) = e x y(x) = e 5x 4. Να βρεθεί η γενική λύση, των κάτωθι γραμμικών διαφορικών εξισώσεων (όπου y = y(x)), με τη μέθοδο του ολοκληρωτικού παράγοντα: (i) y + y = sin x sin x x cos x+c y(x) = x x (ii) y 2x y = 2x y(x) = (x 2 + 1) [c + ln (x 2 + 1)] 1+x 2 (iii) y y tan x = e 2x y(x) = e 2x c ( 2 + tan x) + 5 cos x (iv) y y = 3x y = x 3x2 + cx (v) y 16x y = x y(x) = +25+c) (16x2 16x 2 +25 16x 2 +25 16 5. Να βρεθεί η γενική λύση, των κάτωθι διαφορικών εξισώσεων τύπου Bernoulli (όπου y = y(x)): (i) y + x 1 y = x 1 y 2 y 3 = 1 + cx 3 (ii) y x 1 y = y 3 sin x y 2 = 2x2 cos x 4 cos x 4x sin x+c x 2 (iii) y y = 2x y3 cos x y 2 2 cos x+2x sin x+c = x (iv) y + 3y = y cos x y = 3 cos x + 2 sin x + ce 3x/2 13 13 (v) y 2y = cos x y y 3/2 = 9 cos x + 3 sin x + ce3x 20 20 3

4 3η ομάδα ασκήσεων 1. Να εξετασθεί ποιες από τις παρακάτω διαφορικές εξισώσεις είναι ακριβείς (όπου y = y(x)): (i) x x dx + y 2 +y x dy = 0 (ii) 2 2 +y exy dx + x 2 y e xy dy = 0 (iii) y cos(xy)dx + x cos(xy)dy = 0 (iv) y sin(2x)dx dy = 0 (v) (e 2x + y) dx (e y x) dy = 0 (vi) (y + x)dy ydx = 0 (vii) (x y sin x)dx + (y 6 + cos x) dy = 0 (viii) 3xy 2 dy + y 3 dx = 0 (ix) xdy xydx = 0 (x) (y + x)dy + ydx = 0 2. Να βρεθεί η γενική λύση, των κάτωθι ακριβών διαφορικών εξισώσεων (όπου y = y(x)): (i) (2x + y 3 ) ( dx + (3xy ) 2 + 4) dy = 0 x 2 + xy 3 + 4y = c (ii) 1dx + x + 3y 2 dy = 0 x + y y 2 y y3 = c (iii) (sin y) 2 dx + x sin(2y)dy = 0 x sin 2 y = c (iv) (e y 2xy) dx + (xe y x 2 ) dy = 0 xe y x 2 y = c (v) ( 2x + y ) dx + (e y + x) dy = 0 e y + xy + ln (1 + x 2 ) = c 1+x 2 3. Να βρεθεί η γενική λύση, των κάτωθι διαφορικών εξισώσεων (όπου y = y(x)), αφού πρώτα επαληθευτεί ότι η εκάστοτε συνάρτηση µ, είναι ολοκληρωτικός παράγοντας για την αντίστοιχη διαφορική εξίσωση: (i) y (2e x + 4x) dx + 3 (e x + x 2 ) dy = 0 µ(y) = y 1/2 (ii) y = 5xy+4y2 +1 x 2 +2xy 2 (e x + x 2 ) y 3/2 = c x 5 y + x 4 y 2 + x4 4 = c µ(x) = x 3 (iii) y = 5x2 +2xy+3y 3 (x + y) 3 (x 2 + y 3 ) = c 3(x 2 +xy 2 +2y 3 ) µ(x + y) = (x + y) 2 (iv) y = y2 +xy+1 e xy (x + y) = c x 2 +xy+1 µ(xy) = e xy (v) ydx (y 2 + x 2 + x) dy = 0 µ (x 2 + y 2 ) = 1 x 2 +y 2 arctan x arctan 1 y y y arctan y = c

4. Να βρεθούν οι ορθογώνιες τροχιές των κάτωθι μονοπαραμετρικών οικογενειών καμπυλών (όπου y = y(x)): (i) y + 2x = c y = k + x/2 (ii) y 2 = x 2 + cx x 2 y + y3 3 = k (iii) y = e cx y 2 ln y y2 2 + x2 = k (iv) y = ce x y2 2 + x = k (v) y = c cos x y2 2 = ln sin x + k 4η ομάδα ασκήσεων 1. Να υπολογισθεί η ορίζουσα Wronski των συναρτήσεων: (i) y 1 (x) = x, y 2 (x) = 4x 1 1 (ii) y 1 (x) = 3x 2, y 2 (x) = x, y 3 (x) = 2x 2x 2 0 (iii) y 1 (x) = cos(2x), y 2 (x) = sin x, y 3 (x) = 1 8x (iv) y 1 (x) = x, y 2 (x) = e x e x (x 1) (v) y 1 (x) = e x, y 2 (x) = e 2x, y 3 (x) = e 4x 30e 5x 2. (α) Να δειχθεί ότι το εκάστοτε σύνολο συναρτήσεων S, αποτελείται από γραμμικώς ανεξάρτητες λύσεις της αντίστοιχης διαφορικής εξίσωσης (i) S = {e 6x, e 4x }, y (x) + 10y (x) + 24y(x) = 0 (ii) S = {cos(2x), sin(2x)}, y (x) + 4y(x) = 0 (iii) S = {e x, e 3x, xe 3x }, y (x) 5y (x) + 3y (x) + 9y(x) = 0 (iv) S = {e x cos(2x), e x sin(2x), e 2x cos(5x), e 2x sin(5x)}, y (4) (x) 2y (x) + 26y (x) + 38y (x) + 145y(x) = 0 (β) Να βρεθούν οι τιμές των a, β και γ, έτσι ώστε οι συναρτήσεις e x, e x, e 2x να είναι γραμμικώς ανεξάρτητες λύσεις της διαφορικής εξίσωσης y (x) + ay (x) + βy (x) + γy(x) = 0 ( a = 2, β = 1, γ = 2) 3. Με χρήση της μεθόδου εκθετικής αντικατάστασης, να βρεθεί η γενική λύση των κάτωθι διαφορικών εξισώσεων: (i) 2y (x) 5y (x) + 3y(x) = 0 y(x) = c 1 e 3x/2 + c 2 e x (ii) y (x) + 2y (x) + 5y(x) = 0 y(x) = c 1 e x cos(2x)+ +c 2 e x sin(2x) (iii) y (x) 8y (x) + 16y(x) = 0 y(x) = e 4x (c 1 + c 2 x) 5

6 (iv) y (x) + y (x) 16y (x) y(x) = c 1 e 5x + c 2 e 2x + +20y(x) = 0 +c 3 xe 2x (v) y (4) (x) 9y (x) = 0 y(x) = c 1 e 3x + c 2 + +c 3 x + c 4 e 3x (vi) y (4) (x) 16y(x) = 0 y(x) = c 1 e 2x + c 2 e 2x + +c 3 cos(2x) + c 4 sin(2x) (vii) y (4) (x) + 32y (x) + 256y(x) = 0 y(x) = (c 1 + c 2 x) cos(4x) +(c 3 + c 4 x) sin(4x) (viii) y (5) (x) + 25y (x) = 0 y(x) = c 1 + c 2 x + c 3 x 2 + +c 4 cos(5x) + c 5 sin(5x) 4. Με χρήση της μεθόδου των προσδιοριστέων συντελεστών, να βρεθεί μια μερική λύση των κάτωθι διαφορικών εξισώσεων: (i) y (x) 2y (x) 3y(x) = x 2 3x 9 (ii) 9y (x) 12y (x) + 4y(x) = e 3x e 3x /121 (iii) 2y (x) + 4y 56 sin(2x) 105 cos(2x) (x) 7y(x) = 7 cos(2x) 289 (iv) y (x) + 4y (x) 5y(x) = 3e x xe x /2 (v) y (x) 4y (x) 5y(x) = 648x 2 e 5x 6 (x 3x 2 + 6x 3 ) e 5x (vi) y (x) + 10y (x) + 34y (x)+ xe 3x (sin x cos x) 2 +40y(x) = 2e 3x cosx (vii) y (4) (x) 8y (x) + 25y (x) x 2 e2x sin x 36y (x) + 20y(x) = e 2x cosx (viii) y (4) (x) 18y (x) + 81y(x) = e 3x x2 72 e3x 5. Με χρήση της μεθόδου μεταβολής των παραμέτρων, να βρεθεί μια μερική λύση των κάτωθι διαφορικών εξισώσεων: (i) y (x) 2y (x) + y(x) = e x ln x, x > 0 x2 e x (2 ln x 3) 4 (ii) y (x) 9y(x) = 1 1+e 3x 1 18 18 e 3x ) (iii) y (x) 2y (x) + y(x) = ex, x > 0 x e 3x 18 e3x ) (ln x 1) (iv) y (x) 4y (x) + 4y(x) = e2x, x > 0 x 2 e 2x (ln x + 1) (v) y (x) + 3y (x) + 2y(x) = cos e x e 2x cos e x (vi) y (x) 2y (x) = 1+2x, x > 0 x 2 x ln x x 1 2 (vii) y (x) 3y (x) + 3y (x) x2 4 ex (2 ln x 3) y(x) = ex, x > 0 x

7 5η ομάδα ασκήσεων 1. Με χρήση της χαρακτηριστικής εξίσωσης, να βρεθεί η γενική λύση των κάτωθι ομογενών διαφορικών εξισώσεων τύπου Euler: (i) x 2 y (x) 3xy (x) + 3y(x) = 0 y(x) = c 1 x + c 2 x 3 (ii) (x + 3) 2 y (x) + 3(x + 3)y (x)+ y(x) = c 1+c 2 ln(x+3) x+3 +y(x) = 0, x > 3 (iii) x 2 y (x) 2xy (x) 4y(x) = 0, y(x) = c 1 x 4 + c 2 x 1 x 0 (iv) x 3 y (x) + 4x 2 y (x) 8xy (x)+ y(x) = c 1 x + c 2 x 2 + c 3 x 4 +8y(x) = 0, x 0 2. Με χρήση της αλλαγής ανεξάρτητης μεταβλητής x = e t ή x + 3 = e t ή x 1 = e t, να βρεθεί η γενική λύση των κάτωθι διαφορικών εξισώσεων τύπου Euler: (i) x 2 y (x) + xy (x) y(x) = x 4, x > 0 y(x) = c 1 x 1 + c 2 x + x4 15 (ii) (x 1) 2 y (x) 4(x 1)y (x) y(x) = c 1 (x 1) 7 + c 2 14y(x) = 1 x 1 + 1 9x 72(x 1) 2 (iii) (x + 3) 2 y (x) (x + 3)y (x)+ y(x) = (x + 3) [c 1 + ] +y(x) = x + 3, x > 3 +c 2 ln(x + 3) + ln2 (x+3) 2 (iv) x 2 y (x) 2xy (x) 4y(x) = x 4 y(x) = c 1 x 4 + c 2 x 1 + x > 0 + x4 x4 ln x 5 25 3. Να λυθούν τα κάτωθι προβλήματα συνοριακών τιμών: (x 1) 2 + (i) y (x) + 2y (x) 3y(x) = 0, y(x) = 0 y(0) = 0, y (1) = 0 (ii) y (x) + 2y (x) 3y(x) = 9x, y(x) = (3e 5)e 3x +(5+9e 3 ) e x e+3e 3 y(0) = 0, y (1) = 2 3x 2 (iii) y (x) + 4y(x) = 0, y(x) = 7 sin(2x) y(0) = 0, y(π/4) = 7 (iv) y (x) + 4y(x) = 0, y(x) = 4 cos(2x) + c sin(2x) y(0) = 4, y(π) = 4 (v) y (x) 4y (x) + 4y(x) = 0, y(x) = 0 y(0) = 0, y(1) + y (1) = 0

8 4. Να βρεθούν οι ιδιοτιμές και οι αντίστοιχες ιδιοσυναρτήσεις των κάτωθι προβλημάτων συνοριακών τιμών: (i) y (x) 4λy (x) + 4λ 2 y(x) = 0, Ιδιοτιμή 1, y(0) = 0, y(1) + y (1) = 0 ιδιοσυνάρτηση xe 2x (ii) y (x) + λy (x) = 0, Δεν υπάρχουν ιδιοτιμές και y(0) + y (0) = 0, y (1) = 0 αντίστοιχες ιδιοσυναρτήσεις (iii) y (x) + 2y (x)+ Ιδιοτιμές n 2 π 2, +(1 λ)y(x) = 0, ιδιοσυναρτήσεις e x sin(nπx) y(0) = 0, y(1) = 0 n = 1, 2, 3,... (iv) x 2 y (x) + xy (x) + λy(x) = 0 Ιδιοτιμές n 2 π 2, x > 0, y(1) = 0, y(e) = 0, ιδιοσυναρτήσεις sin(nπ ln x) n = 1, 2, 3,... (v) y (4) (x) λy(x) = 0 Ιδιοτιμές n 4, y(0) = y (0) = 0, ιδιοσυναρτήσεις sin(nx) y(π) = y (π) = 0 n = 1, 2, 3,... 6η ομάδα ασκήσεων 1. Με χρήση της μεθόδου της απαλοιφής, να λυθούν τα κάτωθι συστήματα συνήθων διαφορικών εξισώσεων (όπου x = x(t), y = y(t), z = z(t)): (i) x = 2x 2y + 4 y = 5x + y } x(t) = 1 3 + c 1e 3t + c 2 e 4t y(t) = 5 3 5c 1 2 e3t + c 2 e 4t (ii) (iii) x = 2y y = 2x } x = 3x + 2y + 2z y = 2x + 3y + 2z z = x + y x(t) = e t (c 1 sin t + c 2 cos t)+ +e t (c 3 sin t + c 4 cos t) y(t) = e t (c 1 cos t c 2 sin t)+ +e t (c 4 sin t c 3 cos t) y(t) = c 1 + c 2 e 3t + c 3 e 3t z(t) = 5c 1 2 2e 3t + c 3 e 3t x(t) = c 1 + c 2 e3t 2c 3 e 3t

(iv) x = x + 2y 2z + cos t y = x y + 2z z = x y x(t) = 3 cos t 1 sin t 10 10 2c 1 e 2t 2c 3 te t + +(3c 3 2c 2 )e t y(t) = 1 sin t + 3c 2 3te t + +(3c 2 4c 3 )e t z(t) = 2 cos t + 3 sin t+ 5 10 +c 1 e 2t + c 2 e t + c 3 te t 2. Με χρήση της μεθόδου της διαγωνοποίησης, να λυθούν τα κάτωθι συστήματα συνήθων διαφορικών εξισώσεων (όπου x = x(t), y = y(t), z = z(t)): } x (i) = x 10y x(t) = c y 1 e 15t + 2c 2 e 4t = 7x + 10y y(t) = 7c 1 5 e15t + c 2 e 4t (ii) (iii) (iv) x = 6x y y = 5x x = 4x + z y = 2y z = z } x = 2x 2y 2z y = 2y + z z = 2y 5z x(t) = c 1 e t + c 2 e 5t y(t) = 5c 1 e t + c 2 e 5t x(t) = c 1 e 4t + c 2 e t y(t) = c 3 e 2t z(t) = 5c 2 e t x(t) = c 2 e 4t + c 3 e 2t y(t) = c 2 e 4t c 1 e 3t z(t) = 2c 2 e 4t + c 1 e 3t 3. Να βρεθεί η γενική λύση των κάτωθι μη ομογενών συστημάτων α) με χρήση της μεθόδου προσδιοριστέων συντελεστών, β) με χρήση της μεθόδου μεταβολής των παραμέτρων (όπου x = x(t), y = y(t), z = z(t)): (i) x = 2y + e t y = x + 3y e t } x(t) = 2c 1 e t + c 2 e 2t + 3e t + 4te t y(t) = c 1 e t + c 2 e 2t + 3e t + 2te t 9 (ii) x = x y + e t cos t y = x + y + e t sin t } x(t) = c 1 e t cos t + c 2 e t sin t+ +te t cos t y(t) = c 1 e t sin t c 2 e t cos t+ +te t sin t (iii) x = y + z + 3e t y = x + z e t z = x + y e t x(t) = c 1 e 2t c 2 e t c 3 e t + e t y(t) = c 1 e 2t + c 3 e t e t z(t) = c 1 e 2t + c 2 e t e t

10 7η ομάδα ασκήσεων 1. Να χαρακτηρισθούν πλήρως οι εξισώσεις (θεωρείστε u = u(x, y)) (i) u x + u y u = 0 (vi) 2u xx + (x 1)u yy + yu x xu y = 0, x 1 (ii) u x u y u 2 = 0 (vii) e y u xx + sin y = u yy (iii) u xx + u xy + u yy = 0 (viii) u xy + (sin x)u y + (cos y)u x = 0 (iv) u xx + 2u xy + u yy = 0 (ix) u xx + 3u xy + u yy = sin x (v) u xx + 5u xy 2u yy = 0 (x) u xx = uu yyyy + e x 2. Να δειχθεί ότι (i) η u(x, y) = x 2 + y 2 είναι λύση της 2xu x + yu y = 2u (ii) η u(x, y) = f ( y x), x 0 είναι λύση της xux +yu y = 0, όπου f αυθαίρετη συνάρτηση. 3. Να προσδιορισθεί το λ ώστε η συνάρτηση u(x 1, x 2,..., x n ) = ( x 2 1 + x 2 2 +... + x 2 n) λ, όπου n 3, να είναι μη τετριμμένη λύση της εξίσωσης 2 u + 2 u +... + 2 u x 2 1 x 2 2 x 2 n = 0. 4. Να βρεθεί η λύση του d Alembert για το πρόβλημα αρχικών τιμών όπου u = u(x, t). u tt u xx = 0, u(x, 0) = sin x, u t (x, 0) = 1, 5. Να βρεθεί η γενική λύση των εξισώσεων (θεωρείστε u = u(x, y)): ( λ = 1 n 2 ) (i) u yy + 3u xy 10u xx = 0 u(x, y) = f 1 (x + 2y) + f 2 (x 5y) (ii) 4u xx + u yy u(x, y) = f 1 (x + 2iy) + f 2 (x 2iy) 6. Να γενικευθεί η μεθοδολογία της ;; για κατάλληλες γραμμικές ΜΔΕ τρίτης τάξης, δύο ανεξάρτητων μεταβλητών.

11 8η ομάδα ασκήσεων 1. Να βρεθεί η σειρά Fourier των κάτωθι (περιοδικών θεωρούμενων) συναρτήσεων: (i) f(x) = 4x, x [ 10, 10] f(x) 80 ( 1) n+1 sin nπx π n 10 { n=1 x, 0 < x 1 (ii) f(x) = f(x) 0, 1 x 0 1 2 cos[(2n+1)πx] + 4 π 2 (2n+1) 2 (iii) f(x) = { 3, 0 < x 5 0, 5 x 0 (iv) f(x) = x 2, x [ π, π] 1 π n=1 n=0 ( 1) n+1 sin(nπx) n f(x) 3 + 6 2 π n=0 f(x) π2 + 4 3 n=1 1 (2n+1)πx sin 2n+1 5 cos(nx) n 2 2. Να βρεθεί η λύση των κάτωθι προβλημάτων διαφορικών εξισώσεων με μερικές παραγώγους, με χρήση της μεθόδου χωρισμού των μεταβλητών: sin(3πx) sin(3πt) 3π (i) u tt = u xx, 0 < x < 1, t > 0, u(x, t) = u(0, t) = 0, u(1, t)=0 u(x, 0) = 0, u t (x, 0) = sin(2πx) (ii) u t = u xx, 0 < x < 1, t > 0, u(x, t) = e 9π2t sin(3πx) u(0, t) = 0, u(1, t)=0 u(x, 0) = sin(3πx) (iii) u t = u xx, 0 < x < 1, t > 0, u(x, t) = e 4π2t sin(2πx)+ u(0, t) = 0, u(1, t)=0 + 1 16 e 16π2t sin(4πx)+ u(x, 0) = sin(2πx) + sin(4πx) + + 1 t 3 5 e 36π2 + sin(6πx) 5 (iv) u t = u xx, 0 < x < 1, t > 0, u(0, t) = 0, u(1, t)=0 u(x, t) = 8 π 3 u(x, 0) = x x 2 (v) u xx + u yy = 0, 0 < x, y < 1, u(0, y) = 0, u(1, y)=0 u(x, 0) = 0, u(x, 1) = x k=0 u(x, y) = 2 π n=1 e (2k+1)2 π 2t sin[(2k + 1)πx] (2k + 1) 3 cos(nπ) sin(nπx) sinh(nπy) n sinh(nπ) 3. Να βρεθεί φραγμένη και περιοδική ως προς θ λύση περιόδου 2π των κάτωθι προβλημάτων διαφορικών εξισώσεων με μερικές παραγώγους, με χρήση της μεθόδου χωρισμού των μεταβλητών:

12 (i) u rr + 1u r r + 1 u r 2 θθ = 0, 0 < r < 2 u(r, θ) = r3 sin(3θ) 8 u(2, θ) = sin(3θ), 0 θ 2π (ii) u rr + 1u r r + 1 u r 2 θθ = 0, r > 2 u(r, θ) = 1 cos(4θ) 16r 4 u(2, θ) = cos(4θ), 0 θ 2π (iii) u rr + 1u r r + 1 u r 2 θθ = 0, 1 < r < 2 u(r, θ) = ( r + 4 3 3r) cos θ+ u(1, θ) = cos θ, 0 θ 2π + ( 2r 3 3 2r) sin θ u(2, θ) = sin θ, 0 θ 2π 4. Να βρεθεί η λύση των κάτωθι προβλημάτων διαφορικών εξισώσεων με μερικές παραγώγους, με τροποποίηση της μεθόδου χωρισμού των μεταβλητών: (i) u t = u xx, 0 < x < 2, t > 0, [ u(0, t) = 2, u(2, t) = 5, ] u(x, 0) = 1 x 2 16( 1) n 2 + 16(1 ( 1)n ) e n2 π 2t/4 sin nπx nπ n 3 π 3 2 u(x, t) = 3 2 x + 2 + n=1 (ii) u t = u xx + cos x, 0 < x < π, t > 0, u x (0, t) = 0, u x (π, t) = 0, u(x, 0) = cos 2 x + 2 cos 4 x u(x, t) = 7 8 + cos x e t cos x + e 4t cos(2x) + 1 8 e 16t cos(4x) 9η ομάδα ασκήσεων 1. Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των κάτωθι συναρτήσεων με χρήση (α) μόνο του ορισμού, (β) της συνάρτησης Heaviside και του μετασχηματισμού Laplace αυτής: { 0, t < 4 (i) f(t) = { (t 4) 2, t 4 t (ii) f(t) = 2 + 2, 0 t 2 { 6, t > 2 cos t, 0 t π/2 (iii) f(t) = 0, t > π/2 F (s) = 2e 4s s 3 F (s) = 2+2s2 e 2s (2+4s+6s 2 ) s 3 s 3 F (s) = e sπ/2 +s s 2 +1 2. Μόνο με χρήση των ιδιοτήτων και του πίνακα των βασικών μετασχηματισμών Laplace, να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των κάτωθι συναρτήσεων: (i) f(t) = 2t 2 3t + 4 F (s) = 4 3 + 4 s 3 s 2 s (ii) f(t) = 2 sin t + 3 cos(2t) F (s) = 2 + 3s s 2 +1 s 2 +4 (iii) f(t) = 2e 5t 2 sin t F (s) = (s 5) 2 +1 (iv) f(t) = cos 2 (kt) F (s) = s2 +2k 2 s(s 2 +4k 2 )

3. Να βρεθεί ο αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace των κάτωθι συναρτήσεων: 1 (i) F (s) = f(t) = e 7t e 8t s 2 +15s+56 1 (ii) F (s) = f(t) = 1 s 2 +12s+61 5 e 6t sin(5t) (iii) F (s) = s 1 f(t) = e t cos(7t) s 2 2s+50 (iv) F (s) = s3 +3s f(t) = t2 (s 2 1) 3 4 (et + e t ) 10s (v) F (s) = f(t) = 2 cos t 2 cos(4t) s 4 +17s 2 +16 3 3 8s (vi) F (s) = f(t) = 8 cos(t 3)H(t 3) e 3s (s 2 +1) 4. Με χρήση της μεθόδου του μετασχηματισμού Laplace, να λυθούν τα κάτωθι Π.Α.Τ. (όπου y = y(t), Y (s) = L[y(t)]): (i) y + 11y + 24y = 0 y(t) = 3 5 e 8t 8 5 e 3t y(0) = 1, y (0) = 0 (ii) 16y + 8y + 65y = 0 y(t) = e t/4 sin(2t) y(0) = 0, y (0) = 2 (iii) y 4y 9y + 36y = 0 y(t) = 10 7 e4t + 13 6 e3t + 11 42 e 3t y(0) = 1, y (0) = 0, y (0) = 1 (iv) y y 2y = e t y(t) = 8 9 e t + 10 9 e2t 1 3 te t y(0) = 2, y (0) = 1 (v) y + 5ty 10y = 2 y(t) = 6t 2 + 1 y(0) = 1, y (0) = 0 lim Y (s) = 0 s + (vi) y + ty 2y = 4 y(t) = 2t 2 y(0) = 0, y (0) = 0 lim Y (s) = 0 s + (vii) y + 6y + 8y = f(t) y(t) = e 4t + 2e 2t + y(0) = 1, y (0) = 0 + 1+e4 4t 2e 2 2t { H(t 1) 8 0, 0 t < 1 f(t) = 1, t 1 (viii) y + 9y = cos t + δ(t π) y(t) = cos t cos(3t) 8 8 y(0) = 0, y (0) = 0, 1 sin(3t)h(t π) 3 13

14 5. Με χρήση της μεθόδου του μετασχηματισμού Laplace, να λυθούν τα κάτωθι συστήματα ΣΔΕ (όπου y = y(t), x = x(t), z = z(t)): } x (i) 2x + 3y = 0 y + 9x + 4y = 0 x(0) = 0, y(0) = 4 } x (ii) x 3y = e 4t y 5x + y = 0 x(0) = 0, y(0) = 0 x 5x + 4y 2z = 0 (iii) y + 2x + 2y + 2z = 0 z z = 0 x(0) = 0, y(0) = 0, z(0) = 15 x(t) = e 7t e 5t y(t) = 3e 7t + e 5t x(t) = 40te4t +3e 4t 3e 4t 64 y(t) = 40te4t 5e 4t +5e 4t 64 x(t) = 5e 3t +16e 6t 21e t 2 y(t) = 3e t + 5e 3t 2e 6t z(t) = 15e t 6. Να βρεθεί η λύση των κάτωθι προβλημάτων, με κατάλληλη χρήση του μετασχηματισμού Laplace (όπου u = u(x, t)): (i) u xt cos t = 0, x, t > 0 u(x, 0) = 0, u(0, t) = 0 (ii) u t = u xx, 0 < x < 1, t > 0 u(0, t) = 1, u(1, t) = 1 u(x, 0) = 1 + sin(πx) (iii) u tt + 2u t + xu x + u = xt x, t > 0 u(0, t) = 0, u(x, 0) = 0 u t (x, 0) = 0 (iv) 1 u c 2 tt = u xx, x, t > 0 u(0, t) = u 0 =σταθερά L[u(x, t)] φραγμένη (v) 1 k u t = u xx, x, t > 0 u(0, t) = u 0 =σταθερά L[u(x, t)] φραγμένη (vi) 1 u c 2 tt u xx = k sin πx a 0 < x < a, t > 0 u(0, t) = 0, u(a, t) = 0 u(x, 0) = 0, u t (x, 0) = 0 u(x, t) = x sin t u(x, t) = 1 + e π2t sin(πx) ( ) u(x, t) = x 2 + t + e t cos t 2 2 u(x, t) = u 0 H ( t x c ( u(x, t) = u 0 erfc u(x, t) = a2 k π 2 ) x 2 kt ) ( ) 1 cos πct a sin πx a

15 10η ομάδα ασκήσεων 1. Μόνο με χρήση του ορισμού να βρεθεί ο μετασχηματισμός Fourier των κάτωθι συναρτήσεων: { 0, t > 2 (i) f 1 (t) = F 1, t 2 1 (ω) = 2 sin(2ω) ω { 1 t (ii) f(t) = 2, t 1 sin ω ω cos ω F 0, t > 1 2 (ω) = 4 ω { 3 e (iii) f(t) = t, t π F 0, t > π 3 (ω) = ie π(1+iω) ( 1+e 2π(1+iω) ) i ω 2. Με χρήση της μεθόδου του μετασχηματισμού Fourier, να λυθούν οι κάτωθι ΣΔΕ: (i) y (t) + y (t) + y(t) = f 1 (t) (ii) y (t) + 2y (t) + y(t) = f 2 (t) (iii) y (t) + y (t) + 3y(t) = f 3 (t) όπου f 1 (t), f 2 (t) και f 3 (t) οι συναρτήσεις της προηγούμενης άσκησης. (Υπ. Μπορείτε να αφήσετε τη λύση σε ολοκληρωτική μορφή.) 3. Να βρεθεί η λύση των κάτωθι προβλημάτων, με κατάλληλη χρήση του μετασχηματισμού Fourier (όπου u = u(x, t)): (i) u t = 4u xx u(x, t) = 1 u(x, 0) = e x2 x R, t > 0 (ii) u tt + u xxxx = 0 u(x, t) = 1 2 πt u(x, 0) = f(x) u t (x, 0) = 0 x R, t > 0 (iii) u tt + u xx = 0 1+16t e x2 1+16t + + f(x ξ) cos ( f(ξ) (x ξ) 2 +t 2 dξ u(x, t) = t π u(x, 0) = f(x) x R, t > 0 υπό την προϋπόθεση ότι F [u(x, t)] είναι φραγμένος. ξ 2 π 4t 4 ) dξ