институт-институт, подсобляйте!!!!!

Колледж-институт, помогайте!!!!!

Задать свой вопрос
1 ответ
Решить дифференциальное уравнение: 3y''-5y'+2y=4x^2-6x+5

Решение:

Данное уравнение является дифференциальным уравнением второго порядка с неизменными коэффициентами, неоднородным.

Отыскать нужно: Yо.н. = Yо.о. + Yч.н.
Где Уо.о. - общее решение однородного уравнения, Уч.н. - приватное решение неоднородного уравнения.

1) Найдем сначала общее решение однородного уравнения, т.е.
3y''-5y'+2y=0
Воспользуемся способом Эйлера. Пусть y=e^kx, тогда мы перейдем к характеристическому уравнению вида:
3k^2-5k+2=0\\ D=b^2-4ac=(-5)^2-4\cdot3\cdot 2=25-24=1\\ k_1=1\\ k_2= \frac23

Тогда общее решение однородного уравнения воспримет вид:
Уо.о. = C_1e^x+C_2e^\big\frac23 x

2) Поиск приватного решения неоднородного уравнения
Рассмотрим функцию f(x)=4x^2-6x+5=e^0x(4x^2-6x+5)
P_n(x)=4x^2-6x+5\,\,\,\,\,\, \Rightarrow\,\,\,\,\,\, n=2\\ \alpha=0

Сопоставляя \alpha с корнями характеристического уравнения, и принимая во внимание, что n=2, то приватное решение будем искать в виде: 
Уч.н. = Ax^2+Bx+C

Найдем первую и вторую производную функций
y'=2Ax+B\\ y''=2A

Подставим в начальное уравнение
3\cdot 2A-5\cdot (2Ax+B)+2(Ax^2+Bx+C)=4x^2-6x+5\\ \\ 2Ax^2+x(2B-10A)+6A-5B+2C=4x^2-6x+5

Приравниваем коэффициенты при степени х

\begincasesamp;10; amp; \text   2A=4 \\ amp;10; amp; \text   2B-10A=-6 \\ amp;10; amp; \text   6A-5B+2C=5 amp;10;\endcases\Rightarrow\begincasesamp;10; amp; \text   A=2 \\ amp;10; amp; \text   B=7 \\ amp;10; amp; \text   C=14 amp;10;\endcases

Уч.н. = 2x^2+7x+14

Общее решение неоднородного уравнения:
Уо.н. = C_1e^x+C_2e^\big\frac23 x+2x^2+7x+14

Решить дифференциальное уравнение: 3y''-y=4\cos5x+2\sin5x

Решение:

Подобно с предыдущего решения нам необходимо отыскать Уо.н.=Уо.о+Уч.н.

1) Находим решение подходящего однородного уравнения
3y''-y=0
Перейдем к характеристическому уравнению, пользуясь методом Эйлера.
Пусть y=e^kx, тогда получаем:
3k^2-1=0\\ \\ k=\pm \dfrac1\sqrt3

Тогда общее решение однородного уравнения воспримет следующий вид:
y_o.o=C_1e^\big\frac1\sqrt3 x+C_2e^\big-\frac1\sqrt3 x

2) Поиск приватного решения
Осмотрим следующую функцию f(x)=4\cos 5x+2\sin5x=e^0x(4\cos5x+2\sin5x)
R_m(x)=4;\,\,\,\,\,\, P_n(x)=2\,\,\,\,\,\to\,\, m=n=0\\ \alpha=0;\,\,\,\,\,\,\,\, \min=n=0

Сравнивая \alpha с корнями характеристического уравнения, и принимая во внимание, что n=0, то приватное решение будем отыскивать в виде:
Уч.н. = A\cos5x+B\sin5x

Найдем первую и вторую производную функций
y'=-5A\sin5x+5B\cos 5x\\ y''=-25A\cos5x-25B\sin5x

Подставим в начальное уравнение
3\cdot(-25A\cos 5x-25B\sin5x)-(A\cos5x+B\sin5x)=4\cos5x+2\sin5x\\ -76A\cos5x-76B\sin5x=4\cos5x+2\sin5x

Приравниваем коэффициенты при sin5x и cos5x

\begincasesamp;10; amp; \text   -76A=4 \\ amp;10; amp; \text   -76B=2 amp;10;\endcases\Rightarrow\,\,\,\,\begincasesamp;10; amp; \text   A=- \frac119  \\ amp;10; amp; \text   B=- \frac138 amp;10;\endcases

Частное решение имеет вид: Уч.н. = - \dfrac119\cos5x- \dfrac138\sin5x

Общее решение неоднородного уравнения:
C_1e^\big\frac1\sqrt3 x+C_2e^\big-\frac1\sqrt3 x- \dfrac119\cos5x- \dfrac138\sin5x
, оставишь ответ?
Имя:*
E-Mail:


Добро пожаловать!

Для того чтобы стать полноценным пользователем нашего портала, вам необходимо пройти регистрацию.
Зарегистрироваться
Создайте собственную учетную запить!

Пройти регистрацию
Авторизоваться
Уже зарегистрированны? А ну-ка живо авторизуйтесь!

Войти на сайт