九州大学 システム情報科学府 情報理工学専攻・電気電子工学専攻 2019年8月実施 解析学・微積分
Author
Yu, 祭音Myyura
Description
微分方程式
関数 y(x) の微分方程式
(x4−1)dxdy=y2+2x3y−3x2
について以下の問いに答えよ.
(1) 与えられた微分方程式は, yp(x)=ax3 の形の特殊解を持つ. yp(x) を求めよ.ただし a
は定数とする.
(2) 特殊解 yp(x) と関数 u(x) を用いて y=yp+u1 とおき,一般解を求めよ.
複素関数論
図に示す z 平面における x=1,y=1,y=1−x で囲まれた三角領域 S を考える.以下の変
換で S が写像される w 平面の領域 S′ を図示すると共に、 S′ を囲む境界の方程式を示せ.ただし, z=x+iy,w=u+iv は複素数, x,y,u,v は実数, i=−1 である.
(1)
w=z+(1−3i)
(2)
w=2e6πiz+(1−3i)
(3)
w=z2
题目描述
本题分为两部分。
一、微分方程
对函数 y(x) 的微分方程
(x4−1)dxdy=y2+2x3y−3x2
回答下列问题:
-
已知该方程有形如
yp(x)=ax3
的特解,其中 a 为常数;求 yp(x)。
-
使用第 1 问所得特解及辅助函数 u(x),作代换
y=yp+u1,
求原方程的通解。
二、复函数论
在 z=x+iy 平面上,考虑由三条直线
x=1,y=1,y=1−x
围成的三角区域 S。图中的三个顶点为 (1,0)、(0,1)、(1,1),三条边正是上述直线在这些顶点之间的线段。令 w=u+iv,其中 z,w 为复数,x,y,u,v 为实数,i=−1。对以下每个变换,画出 S 在 w 平面上的像区域 S′,并写出围成 S′ 的每一条边界曲线的方程及相应参数范围:
- w=z+(1−3i) ;
- w=2eπi/6z+(1−3i) ;
- w=z2 。
Kai
微分方程式
(1)
(x4−1)3ax2=a2x6+2x3ax3−3x2⇒a=1⇒yp(x)=x3
(2)
y=x3+u1
(x4−1)u′+4x3u=−1
(x4−1)=0 のとき, u′+x4−14x3u=1−x41
P(x)=x4−14x3Q(x)=1−x41
u=e−∫P(x)dx(∫Q(x)e∫P(x)dxdx+C)=x4−1C−x
x4=1 かつ x=C の区間では
y=x3+C−xx4−1
を得る。また、特殊解 y=x3 も解である。
複素関数論
(1)
w=z+(1−3i)=(1+x)+(y−3)i
u=1+xv=y−3
x=1,y=t(0≤t≤1)u=2,−3x=t(0≤t≤1),y=1v=1−3x=t(0≤t≤1),y=1−tv=−u+2− とおくと, u=2,v=t−3≤v≤1−3 とおくと, u=1+t,v=1−3(1≤u≤2) とおくと, u=1+t, v=1−t−33(1≤u≤2)
(2)
w=2e6πiz+(1−3i)=(3+i)(x+iy)+(1−3i)=(3x−y+1)+(3y+x−3)i
u=3x−y+1v=3y+x−3
x=1,y=t(0≤t≤1) とおくと, u=3+1−t,v=3t+1−3
v=4−3u,(3≤u≤1+3)
x=t(0≤t≤1),y=1 とおくと, u=3t,v=t
u=3v,(0≤v≤1)
x=t(0≤t≤1),y=1−t とおくと, u=(1+3)t,v=(1−3)t
v=1+31−3u,(0≤u≤1+3)
(3)
w=z2=(x+iy)2=x2−y2+i⋅2xy
u=x2−y2, v=2xy
x=1,y=t(0≤t≤1) とおくと, u=1−t2,v=2t
u=1−4v2,(0≤v≤2)
x=t(0≤t≤1),y=1 とおくと, u=t2−1,v=2t
u=4v2−1,(0≤v≤2)
x=t(0≤t≤1),y=1−t とおくと, u=2t−1,v=2t−2t2
v=21−2u2,(−1≤u≤1)