1-11 класс
  • 1-11 класс
  • 1 класс
  • 2 класс
  • 3 класс
  • 4 класс
  • 5 класс
  • 6 класс
  • 7 класс
  • 8 класс
  • 9 класс
  • 10 класс
  • 11 класс
Выберите класс
Предметы
ГДЗ Алимов 10-11 Класс по Алгебре Учебник 📕 Колягин, Ткачева — Все Части
Алгебра
10-11 класс учебник Алимов
10 класс
Тип
ГДЗ, Решебник.
Автор
Ш.А. Алимов, Ю.М. Колягин, М.В. Ткачева.
Год
2015-2024.
Издательство
Просвещение.
Описание

Учебник «Алгебра» для 10-11 классов под авторством Алимова – это один из наиболее популярных и широко используемых учебных пособий для старшеклассников. Он заслужил признание как среди учителей, так и среди учеников благодаря своей структурированности, доступности изложения и качественной проработке материала.

ГДЗ по Алгебре 10-11 Класс Номер 1029 Алимов — Подробные Ответы

Задача

Показать, что функция у = Сх coswх + С2 sinwх при любых значениях С1 и С2 является решением дифференциального уравнения у» + w2у = 0.

Краткий ответ:

Функция y=C1cosωx+C2sinωxy = C_1 \cdot \cos \omega x + C_2 \cdot \sin \omega x является решением уравнения y+ω2y=0y» + \omega^2 \cdot y = 0.

Первая производная:

y(x)=C1(cosωx)+C2(sinωx);y'(x) = C_1 \cdot (\cos \omega x)’ + C_2 \cdot (\sin \omega x)’; y(x)=C1ω(sinωx)+C2ωcosωx;y'(x) = C_1 \cdot \omega \cdot (-\sin \omega x) + C_2 \cdot \omega \cdot \cos \omega x; y(x)=C2ωcosωxC1ωsinωx;y'(x) = C_2 \omega \cdot \cos \omega x — C_1 \omega \cdot \sin \omega x;

Вторая производная:

y(x)=C2ω(cosωx)C1ω(sinωx);y»(x) = C_2 \omega \cdot (\cos \omega x)’ — C_1 \omega \cdot (\sin \omega x)’; y(x)=C2ωω(sinωx)C1ωωcosωx;y»(x) = C_2 \omega \cdot \omega \cdot (-\sin \omega x) — C_1 \omega \cdot \omega \cdot \cos \omega x; y(x)=ω2(C1cosωx+C2sinωx);y»(x) = -\omega^2 \cdot (C_1 \cdot \cos \omega x + C_2 \cdot \sin \omega x);

Таким образом:

y=ω2y,следовательно,y+ω2y=0;y» = -\omega^2 \cdot y,\quad\text{следовательно,}\quad y» + \omega^2 \cdot y = 0;

Подробный ответ:

Шаг 1. Исходные данные и цель проверки

Рассмотрим функцию:

y(x)=C1cos(ωx)+C2sin(ωx),y(x) = C_1 \cos(\omega x) + C_2 \sin(\omega x),

где C1C_1, C2C_2 — произвольные постоянные, а ω\omega — заданная постоянная величина.

Необходимо проверить, удовлетворяет ли эта функция дифференциальному уравнению второго порядка:

y+ω2y=0.y» + \omega^2 y = 0.

Шаг 2. Найдём первую производную функции y(x)y(x)

Записываем явно производную по переменной xx:

y(x)=ddx[C1cos(ωx)+C2sin(ωx)].y'(x) = \frac{d}{dx}\left[C_1 \cos(\omega x) + C_2 \sin(\omega x)\right].

Используя линейность производной, вычисляем отдельно производные каждого слагаемого:

y(x)=C1ddx[cos(ωx)]+C2ddx[sin(ωx)].y'(x) = C_1 \frac{d}{dx}[\cos(\omega x)] + C_2 \frac{d}{dx}[\sin(\omega x)].

Шаг 3. Дифференцируем отдельно каждую функцию:

  • Производная косинуса по аргументу:

(cos(ωx))=sin(ωx)ω=ωsin(ωx).(\cos(\omega x))’ = -\sin(\omega x)\cdot\omega = -\omega\sin(\omega x).

  • Производная синуса по аргументу:

(sin(ωx))=cos(ωx)ω=ωcos(ωx).(\sin(\omega x))’ = \cos(\omega x)\cdot\omega = \omega\cos(\omega x).

Подставим эти результаты обратно в выражение для y(x)y'(x):

y(x)=C1(ωsin(ωx))+C2(ωcos(ωx)).y'(x) = C_1(-\omega\sin(\omega x)) + C_2(\omega\cos(\omega x)).

Перегруппируем и упростим запись:

y(x)=C1ωsin(ωx)+C2ωcos(ωx).y'(x) = -C_1 \omega \sin(\omega x) + C_2 \omega \cos(\omega x).

Шаг 4. Найдём вторую производную y(x)y»(x)

Теперь найдём вторую производную, продифференцировав уже найденную первую производную:

y(x)=ddx[C1ωsin(ωx)+C2ωcos(ωx)].y»(x) = \frac{d}{dx}\left[-C_1 \omega \sin(\omega x) + C_2 \omega \cos(\omega x)\right].

Опять же, дифференцируем отдельно каждое слагаемое:

y(x)=C1ωddx[sin(ωx)]+C2ωddx[cos(ωx)].y»(x) = -C_1 \omega \frac{d}{dx}[\sin(\omega x)] + C_2 \omega \frac{d}{dx}[\cos(\omega x)].

Шаг 5. Выполним дифференцирование каждого из слагаемых:

  • Производная синуса:

(sin(ωx))=ωcos(ωx).(\sin(\omega x))’ = \omega \cos(\omega x).

  • Производная косинуса:

(cos(ωx))=ωsin(ωx).(\cos(\omega x))’ = -\omega \sin(\omega x).

Подставим в выражение для второй производной:

y(x)=C1ω(ωcos(ωx))+C2ω(ωsin(ωx)).y»(x) = -C_1 \omega (\omega \cos(\omega x)) + C_2 \omega (-\omega \sin(\omega x)).

Шаг 6. Упростим вторую производную

Вынесем общий множитель ω2\omega^2:

y(x)=C1ω2cos(ωx)C2ω2sin(ωx).y»(x) = -C_1 \omega^2 \cos(\omega x) — C_2 \omega^2 \sin(\omega x).

Вынесем ω2-\omega^2 за скобки:

y(x)=ω2(C1cos(ωx)+C2sin(ωx)).y»(x) = -\omega^2(C_1 \cos(\omega x) + C_2 \sin(\omega x)).

Заметим, что выражение в скобках совпадает с исходной функцией y(x)y(x):

y(x)=ω2y(x).y»(x) = -\omega^2 y(x).

Шаг 7. Проверка уравнения

Теперь подставим полученное выражение для y(x)y»(x) в исходное уравнение:

y+ω2y=0.y» + \omega^2 y = 0.

Подставляем:

(ω2y)+ω2y=0.(-\omega^2 y) + \omega^2 y = 0.

Сокращаем одинаковые слагаемые:

0=0.0 = 0.

Шаг 8. Анализ результата

Мы получили тождественно верное равенство 0=00=0. Это означает, что любая функция вида:

y(x)=C1cos(ωx)+C2sin(ωx),y(x) = C_1 \cos(\omega x) + C_2 \sin(\omega x),

действительно является решением дифференциального уравнения:

y+ω2y=0.y» + \omega^2 y = 0.

Заключительный шаг (Шаг 9). Итоговый вывод решения:

Функция вида:

y(x)=C1cos(ωx)+C2sin(ωx)y(x) = C_1 \cos(\omega x) + C_2 \sin(\omega x)

доказанно удовлетворяет заданному уравнению, так как:

y=ω2yy+ω2y=0.y» = -\omega^2 y \quad \Rightarrow \quad y» + \omega^2 y = 0.

Шаг 10. Финальный подробный вывод (Итог):

Мы детально доказали, что функция:

y(x)=C1cos(ωx)+C2sin(ωx)y(x) = C_1 \cos(\omega x) + C_2 \sin(\omega x)

является общим решением уравнения:

y+ω2y=0,y» + \omega^2 y = 0,

путём последовательного дифференцирования и подстановки, проверив каждое действие, и придя к идентичному нулю. Решение верно и полностью подтверждено.

Итоговое решение подтверждено:

y+ω2y=0.y» + \omega^2 y = 0.



Общая оценка
4.2 / 5
Комментарии
Другие предметы
Алгебра
10-10 класс