Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

Probleme Curs 9

Download as pdf or txt
Download as pdf or txt
You are on page 1of 2

VIII.

Sisteme de ecuatii diferentiale liniare cu coeficienti


constanti
1. Sa se determine solutiile urmatoarelor probleme Cauchy:
 0
x = 5x + 2y
(a) , x(0) = 3, y(0) = 0.
y 0 = x 6y
 0
x = 5x y
(b) , x(0) = 0, y(0) = 1.
y 0 = x + 3y
 0
x =xy
(c) , x(0) = 1, y(0) = 2.
y 0 = 4x + y
0
x = 3x y + z
(d) y0 = x + y + z , x(0) = y(0) = z(0) = 2.
0
z = 4x y + 4z

0
x = 3x y 3z

(e) y 0 = 6x + 2y + 6z , x(0) = 1, y(0) = 1, z(0) = 0

0
z = 6x 2y 6z
 0
x = 4x + y
(f) , x(0) = 1, y(0) = 1.
y 0 = x 2y + e3t
 0
x = x + y cos t
(g) , x(0) = 1, y(0) = 2.
y 0 = 2x y + sin t + cos t
 0
x = 2x + y + 9t
(h) , x(0) = 0, y(0) = 1.
y 0 = x + 4y
 0
x = 2x y + sin t
(i) , x(0) = 1, y(0) = 4.
y 0 = 4x + 2y + cos t
 0
x = 2x + y + 4et
(j) , x(0) = 0, y(0) = 1.
y 0 = 3x + 4y
 0
x = x + 2y + 3
(k) , x(0) = 3, y(0) = 2.
y 0 = 2x + y
 0
x = 3x y
(l) ,x(0) = 2, y(0) = 1.
y 0 = x y + 4e2t
 0
x = x + y + e2t sin t
(m) , x(0) = 1, y(0) = 21 .
y 0 = 2x + 3y e2t cos t
 0
x = 2x y + 4t
(n) , x(0) = 0, y(0) = 1.
y 0 = x + 2y 5t2
 0
x = 5x 4y + 1
(o) , x(0) = 1, y(0) = 1.
y0 = x + y
 0
x = x 4y + cos 2t
(p) , x(0) = 1, y(0) = 1.
y0 = x + y

2. Rezolvati urm
atoarele sisteme dePecuatii diferentiale, cautand solutiile sub forma unor serii de
puteri x(t) = n0 an tn , y(t) = n0 bn tn :
P
(
x0 = 6x 4y
(a) , x(0) = 1, y(0) = 1
y 0 = 9x1 6y
(
x0 = 6x 4y + et
(b) , x(0) = 7, y(0) = 9
y 0 = 9x 6y

R
3. Exponentiala unei matrici. Fie A Mn ( ). Matricea
1 1 X 1
eA = In + A + A2 + . . . = An
1! 2! n0
n!

se numeste exponentiala matricei A. Se poate arata ca seria de mai sus este convergenta pentru
orice matrice A Mn ( ). R
(a) Aratati ca:
i. e0n = In .
R
ii. eA+B = eA eB daca A, B Mn ( ) si AB = BA.
R
iii. e este o matrice inversabila pentru orice A Mn ( ), si eA = eA .
A 1

iv. Functia R R
Mn ( ), t 7 eAt este derivabila, si (eAt )0 = AeAt = eAt A (n particular,
rezulta ca matricile A si eAt comuta).
(b) Se poate arata ca solutia generala a sistemului liniar omogen de ecuatii diferentiale

X 0 = AX (SO)

este
X(t) = eAt C unde C Rn
Rezulta ca M(t) = eAt este o matrice fundamentala de solutii. In particular, solutia
problemei Cauchy (
X 0 = AX
X(t0 ) = X0
este
X(t) = eA(tt0 ) X0
R
(c) Calculul matricei exponentiale. Fie A Mn ( ) o matrice care admite o descompunere de
R
tipul A = P D P 1 , unde P, D Mn ( ), P inversabila. Aratati ca

eAt = P eDt P 1
   t 
1 0 Dt e 1 0
i. Daca D = , verificati ca e = .
0 2 0 e 2 t
   t 
1 Dt e tet
ii. Daca D = , verificati ca e = .
0 0 et
   at at

a b e cos bt e sin bt
iii. Daca D = , verificati ca eDt = .
b a eat sin bt eat cos bt
(d) Reluati exercitiul 1 folosind matricea exponentiala ca matrice fundamentala de solutii.

You might also like