微分方程式の作り方

このQ&Aのポイント
  • 微分方程式の作り方を教えてください。時刻tにおける位置(x(t),y(t))、速度を(u(t),v(t))とした式で表されます。
  • 微分方程式は、(0,0)に質量mの動かない星を中心に周囲の星の動きを表す式です。具体的にはx'(t) = u(t)、y'(t) = v(t)、u'(t) = -mx(t)/(x(t)^2 + y(t)^2)^3/2、v'(t) = -my(t)/(x(t)^2 + y(t)^2)^3/2という形で表されます。
  • さらに、(1,0)に質量Mの動かない星を加えると、この式はどのようになるかを求めることもできます。
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微分方程式について

 微分方程式の作り方を教えてください。   (0,0)に質量mの動かない星があり、そのまわりを動く星の動きについての式です。  時刻tにおける位置(x(t),y(t))、速度を(u(t),v(t))としたとき x'(t) = u(t) , y'(t) = v(t) u'(t) = -mx(t)/(x(t)^2 + y(t)^2)^3/2 v'(t) = -my(t)/(x(t)^2 + y(t)^2)^3/2  このように表わされる。  さらに、(1,0)に質量Mの動かない星を加えると、この式はどのようになるか。  見にくいですが、分母は2分の3乗です。  いろいろ計算しましたがわかりませんでした。  よろしくお願いします。

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noname#185706
noname#185706
回答No.1

>u'(t) = -mx(t)/(x(t)^2 + y(t)^2)^3/2 で右辺は m による重力の x 成分です。(x^2 + y^2)^(1/2) = {(x-0)^2 + (y-0)^2}^(1/2) は m との距離 r、m/r^2 が重力の大きさ(万有引力定数 G ≡ 1)、x/r = (x-0)/r は x 成分の割合(cosθ)、符号「-」は引力であることを表します。 M の位置は (1,0) ですから、M との距離は {(x-1)^2 + y^2)}^(1/2)、x 座標の差は x-1 ですから、M による重力の x 成分は -M(x-1)/{(x-1)^2 + y^2)}^(3/2)。 これを元の式に加えて u' = -mx/(x^2 + y^2)^3/2 -M(x-1)/{(x-1)^2 + y^2)}^(3/2)。 v についても同様にして v' = -my/(x^2 + y^2)^3/2 -My/{(x-1)^2 + y^2)}^(3/2)。

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