Math ClubMath Club
v1 · padrão canônico

Lição 100 — Consolidação Trimestre 10 (EDOs)

Workshop integrador de EDOs: separáveis, lineares de 1ª ordem, populações, 2ª ordem com coeficientes constantes, vibrações, RLC, Euler numérico e resfriamento de Newton.

Used in: AP Calculus BC (EUA) · Leistungskurs Mathematik Klasse 12 (Alemanha) · H2 Mathematics (Singapura) · Spécialité Maths Terminale (França)

y+p(x)y=q(x)1ª ordem linearay+by+cy=q(x)2ª ordem coef.constantes\underbrace{y' + p(x)\,y = q(x)}_{\text{1ª ordem linear}} \quad \Big| \quad \underbrace{ay'' + by' + cy = q(x)}_{\text{2ª ordem coef.\,constantes}}
Choose your door

Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Mapa technik i kryteriów decyzyjnych

"The existence and uniqueness theorem says: there is exactly one solution curve through each point (x₀, y₀) where f and ∂f/∂y are continuous." — Lebl, Notes on Diffy Qs §1.2

"The idea behind the integrating factor is to write the left-hand side as an exact derivative." — OpenStax Calculus Vol. 2 §4.5

Tabela technik trimestru:

Równanie różniczkoweForma kanonicznaTechnikaRozwiązanie ogólne
SeparowalneRozdziela i całkujeNiejawne
Liniowe 1. rzędu
MalthusSeparowalne
LogistyczneSeparowalne + rozkład na ułamki proste
ChłodzenieSeparowalne
2. rzędu jednorodneChar. 3 przypadki
2. rzędu wymuszoneWspółczynniki nieoznaczone
Euler numeryczneDowolneCiąg

SVG — Diagram decyzyjny równania różniczkowego

Równanie różniczkowe przybywaRząd?1. rząd2. rządSeparowalne?→ CałkujeLiniowe?→ Czynn. całk.Współ. stałe?→ Char.Numerycznenieanalityczne

Przykłady rozwiązane

Exercise list

35 exercises · 8 with worked solution (25%)

Application 10Understanding 3Modeling 9Challenge 2Proof 3 8
  1. Ex. 100.1Application

    Klasyfikuj i rozwiąż: .

  2. Ex. 100.2Application

    Klasyfikuj i rozwiąż: .

  3. Ex. 100.3Application

    Klasyfikuj i rozwiąż: .

  4. Ex. 100.4Application

    Klasyfikuj i rozwiąż: (uważaj na rezonancję).

  5. Ex. 100.5ApplicationAnswer key

    Rozwiąż , . Jaka jest stabilna wartość równowagi?

  6. Ex. 100.6ApplicationAnswer key

    Rozwiąż , . W jakim czasie temperatura osiąga 40 °C?

  7. Ex. 100.7Application

    Rozwiąż , , . Klasyfikuj tłumienie.

  8. Ex. 100.8ApplicationAnswer key

    Zastosuj metodę Eulera z do , , od do . Porównaj z .

  9. Ex. 100.9

    Rozwiąż .

  10. Ex. 100.10Answer key

    Rozwiąż .

  11. Ex. 100.11Application

    Masa-sprężyna bez tłumienia: kg, N/m, , . Znajdź okres, amplitudę i fazę.

  12. Ex. 100.12

    Zweryfikuj przez bezpośrednie podstawienie, że rozwiązuje .

  13. Ex. 100.13

    , . Jaka jest wartość graniczna ? W jakim czasie ?

  14. Ex. 100.14

    Rozwiąż . Wyjaśnij, dlaczego w rozwiązaniu pojawia się czynnik .

  15. Ex. 100.15

    Bernoulli: rozwiąż przez podstawienie .

  16. Ex. 100.16

    Rozwiąż . (Wskazówka: obniż do 1. rzędu robi .)

  17. Ex. 100.17

    Rozwiąż .

  18. Ex. 100.18Understanding

    Jaka jest właściwa technika do rozwiązania równania logistycznego ?

  19. Ex. 100.19Understanding

    Dyskryminanta z oboma pierwiastkami ujemnymi. Jakie jest zachowanie rozwiązania ?

  20. Ex. 100.20Understanding

    Porównaj rząd zbieżności metody Eulera i RK4.

  21. Ex. 100.21Application

    Zwłoki znalezione o 10 z temperaturą 33 °C. Pokój 20 °C, h⁻¹. Oszacuj czas śmierci.

  22. Ex. 100.22Modeling

    Zawieszenie motocykla: kg, kN/m, . Oblicz częstotliwość naturalną, współczynnik tłumienia i klasyfikuj reżim.

  23. Ex. 100.23ModelingAnswer key

    Obwód RC z ms, źródło 5 V skokami. W jakim czasie V?

  24. Ex. 100.24Modeling

    Filtr RC przepustnik dolny, kHz. Oblicz tłumienie (w dB) na kHz.

  25. Ex. 100.25Modeling

    Chiny: 1,4 miliarda w 2020, tempo wzrostu 0,4%/rok. Model Malthusa przewiduje populację w 2050.

  26. Ex. 100.26Modeling

    Równe dane z poprzedniego ćwiczenia, ale ze względu na model logistyczny z miliarda. Porównaj z Malthusem w 2050.

  27. Ex. 100.27Modeling

    Lek: mg/L, h⁻¹. W jakim czasie stężenie spada do 5 mg/L?

  28. Ex. 100.28ModelingAnswer key

    Zbiornik z 100 L czystej wody otrzymuje 5 L/min solanki na 2 g/L; doskonała mieszanka wychodzi na 5 L/min. Jaka jest ilość soli za 30 min?

  29. Ex. 100.29ModelingAnswer key

    Inwestycja z ciągłym wpłynięciem: , . Jaki jest majątek za 30 lat?

  30. Ex. 100.30Modeling

    Reaktor jądrowy: , s, . W jakim czasie moc podwaja się?

  31. Ex. 100.31ProofAnswer key

    Wykaż, że formuła czynnika całkującego rzeczywiście rozwiązuje . Wykaż również jedyność rozwiązania dla danego warunku początkowego.

  32. Ex. 100.32Proof

    Wykaż, że i są liniowo niezależne dla , obliczając Wrońskian.

  33. Ex. 100.33Proof

    Wykaż, że metoda Eulera ma globalny rząd zbieżności 1.

  34. Ex. 100.34Challenge

    Lotka-Volterra. , . Znajdź równowagi, analizuj stabilność przez jakobianę, i oszacuj okres oscylacji blisko nietrywialnej równowagi.

  35. Ex. 100.35Challenge

    Wahadło duże. , , . Wyraź dokładny okres jako całkę eliptyczną i porównaj z przybliżeniem małego kąta.

Źródła

  • Lebl, Jiří. Notes on Diffy Qs: Differential Equations for Engineers. Wersja 6.4. CC-BY-SA. jirka.org/diffyqs — §1.2–2.6, §8.2: główne źródło dla równań różniczkowych analitycznych 1. i 2. rzędu z przykładami integrującymi.
  • OpenStax. Calculus Volume 2. CC-BY-NC-SA. openstax.org/details/books/calculus-volume-2 — §4.3–4.5: separowalne, liniowe, logistyka i chłodzenie z problemami syntezy.
  • REAMAT UFRGS. Cálculo Numérico (Python). CC-BY-SA. ufrgs.br/reamat/CalculoNumerico/livro-py/main.html — Rozdz. 8: Euler, rząd zbieżności, RK4 i stabilność.

Updated on 2026-05-06 · Author(s): Clube da Matemática

Found an error? Open an issue on GitHub or submit a PR — open source forever.