• Решите дифф. уравнения:
    1) y''=6y'+9y=3x-8e^x
    2) y'''+3y''+3y'+y=0 y(0)=-1. y'(o)=2. y''(0)=3

Ответы 1

  • 1. Имеем дело с дифференциальным уравнением второго порядка с правой частью.Нужно найти общее решение неоднородного уравнения:                                    yо.н. = уо.о. + уч.н.Где уо.о. - общее решение однородного уравнения, уч.н. - частное решение.Найдём общее решение соответствующего однородного уравнения.y''+6y'+9y=0Перейдем к характеристическому уравнению, осуществив замену y=e^{kx}.k^2+6k+9=0;\\ \\ (k+3)^2=0\\\\ k_{1,2}=-3Общее решение однородного уравнения: yo.o. = C_1e^{-3x}+C_2xe^{-3x}Теперь нужно найти частное решение неоднородного уравнения. Правую часть исходн. ДУ отметим как за две функции, т.е. f_1(x)=3x и f_2(x)=-8e^xРассмотрим функцию f_1(x)=3x\alpha =0;~~~ P_n(x)=3x~~~\Rightarrow~~~ n=1Сравнивая  \alpha с корнями характеристического уравнения, и, принимая во внимания, что n=1, частное решение будем искать в виде.yч.н.₁ = Ax+BИ, вычислив первую и вторую производную: y'=A;~~~ y''=0, подставим в исходное уравнение без функции f_2(x).9Ax+6A+9B=3xПриравниваем коэффициенты при степени х:\displaystyle \left \{ {{9A=3} \atop {6A+9B=0}} ight. ~~~\Rightarrow~~~~ \left \{ {{A=3} \atop {B=-2/9}} ight. уч.н.₁ = (x/3) - 2/9 Рассмотрим теперь функцию f_2(x)=-8e^x\alpha=1;~~~ P_n(x)=-8~~~~\Rightarrow~~~~ n=0Аналогично сравнивая  \alpha с корнями характеристического уравнения и принимая во внимая, что n=0, частное решение будем искать в следующем виде:уч.н.₂ = Ae^xИ тогда первая и вторая производная равны соответственно y'=Ae^x и y''=Ae^xAe^x+6Ae^x+9Ae^x=-8e^x\\ \\ 16A=-8\\ \\ A=- \frac{1}{2} Тогда уч.н.₂ = -(1/2) * eˣИ, воспользовавшись теоремой о суперпозиции, частное решение неоднородного уравнения: уч.н. = уч.н.₁ + уч.н.₂ = (x/3)- (2/9) - (1/2) * eˣТогда общее решение неоднородного уравнения:           y_{O.H.}=C_1e^{-3x}+C_2xe^{-3x}+ \frac{x}{3} - \frac{2}{9} - \frac{e^x}{2} Задание 2.Это ДУ третьего порядка, однородное. Переходим к характеристическому уравнению, сделав замену Эйлера y=e^{kx}.k^3+3k^2+3k+1=0\\ (k+1)^3=0\\ k=-1Общее решение однородного уравнения: y=C_1e^{-x}+C_2xe^{-x}+C_3x^2e^{-x}y'=-C_1e^{-x}+C_2e^{-x}-C_2xe^{-x}+2C_3xe^{-x}-C_3e^{-x}\\ y''=C_1e^{-x}-C_2e^{-x}-C_2e^{-x}+C_2xe^{-x}+2C_3e^{-x}-2C_3xe^{-x}+C_3e^{-x}=\\ =C_1e^{-x}-2C_2e^{-x}+C_2xe^{-x}-2C_3xe^{-x}+3C_3e^{-x}Найдем частное решение, подставляя начальные условия.\begin{cases} & \text{ } C_1=-1 \\ & \text{ } -C_1+C_2-C_3=2 \\ & \text{ } C_1-2C_2+3C_3=3 \end{cases}~~~\Rightarrow~~~~\begin{cases} & \text{ } C_1=-1 \\ & \text{ } C_2=7 \\ & \text{ } C_3=6 \end{cases}Частное решение: y=-e^{-x}+7xe^{-x}+6x^2e^{-x}
    • Автор:

      chip88
    • 5 лет назад
    • 0
  • Добавить свой ответ

Войти через Google

или

Забыли пароль?

У меня нет аккаунта, я хочу Зарегистрироваться

How much to ban the user?
1 hour 1 day 100 years