المعادلات التفاضلية
المستوى: السنة الثانية من سلك البكالوريا، شعبة العلوم الفيزيائية (BIOF)
أولاً: المعادلات من النوع \( y' = ay + b \)
المعادلة التفاضلية من الدرجة الأولى هي علاقة بين دالة \( y \) ومشتقتها \( y' \).
الحل العام:
حلول المعادلة \( y' = ay + b \) (مع \( a \neq 0 \)) هي:
\[ y(x) = C \cdot e^{ax} - \frac{b}{a} \quad (C \in \mathbb{R}) \]
ثانيًا: المعادلات من النوع \( y'' + ay' + by = 0 \)
لحل هذه المعادلة، نقدم المعادلة المميزة: \( r^2 + ar + b = 0 \).
ليكن \( \Delta = a^2 - 4b \) هو المميز:
-
الحالة الأولى: \( \Delta > 0 \)
جذران حقيقيان \( r_1 \) و\( r_2 \). الحل هو: \[ y(x) = \alpha e^{r_1 x} + \beta e^{r_2 x} \] -
الحالة الثانية: \( \Delta = 0 \)
جذر مضاعف \( r_0 \). الحل هو: \[ y(x) = (\alpha x + \beta)\, e^{r_0 x} \] -
الحالة الثالثة: \( \Delta < 0 \)
جذران مركبان \( p \pm iq \). الحل هو: \[ y(x) = e^{px}\left(A\cos(qx) + B\sin(qx)\right) \]
📝 تمرين تطبيقي
حل المعادلة التفاضلية التالية:
\( (E):\ y'' - 3y' + 2y = 0 \)
الحل:
المعادلة المميزة هي: \( r^2 - 3r + 2 = 0 \).
نحسب \( \Delta = (-3)^2 - 4(1)(2) = 9 - 8 = 1 \).
بما أن \( \Delta > 0 \)، فالجذران حقيقيان: \( r_1 = 1 \) و\( r_2 = 2 \).
إذن الحل العام هو: \[ y(x) = \alpha e^{x} + \beta e^{2x} \quad (\alpha, \beta \in \mathbb{R}) \]
المعادلة المميزة هي: \( r^2 - 3r + 2 = 0 \).
نحسب \( \Delta = (-3)^2 - 4(1)(2) = 9 - 8 = 1 \).
بما أن \( \Delta > 0 \)، فالجذران حقيقيان: \( r_1 = 1 \) و\( r_2 = 2 \).
إذن الحل العام هو: \[ y(x) = \alpha e^{x} + \beta e^{2x} \quad (\alpha, \beta \in \mathbb{R}) \]
للاطلاع على التمارين والتطبيقات المحلولة في الفيزياء (RC، RL، RLC):
اشترك بقناة @sakwilatop
Commentaires
Publier un commentaire