
Домашние задания: Другие предметы
Как у таких уравнений найти дифферинциальное решение и составить партикулярное (частное) решение не считая коэффициенты?
Найти у данных уравнений соответственное дифферинциальное решение и составить партикулярное решение не считая коэффициенты



Сначала решаем соответствующее однородное уравнение, у него правая часть равна нулю.
Для 1-го примера оно выглядит так:
y''+25y=0
Решение ищем в виде y=e^(k*x), отсюда появляется характеристическое уравнение
k^2+25=0, его корни k=+-5i, и общее решение однородного уравнения
yoo=C1*sin(5x)+C2*cos(5x)
Теперь мы должны найти частное решение неоднородного уравнения. В правой части стоит сумма специальных функций - квазимногочленов.
Общий вид квазимногочлена:
e^(a*x)*(Pn*sin(b*x)+Qm*cos(b*x)), где
a, b - константы
Pn, Qm - какие-то многочлены своих степеней n и m.
Видим, что в правой части стоит сумма 2-ух квазимногочленов:
f1=3*sin5x-cos5x (для него a=0, b=5, Pn=3, Qm=-1)
f2=15x (для него a=0, b=0, Pn=0, Qm=15x)
Для каждого из этих многочленов ищем свои частные решения.
Частное решение ищется в виде yчн=e^(a*x)*(Rk*sin(b*x)+Nk*cos(b*x)), где
Rk, Nk - произвольные многочлены степени k, а
степень k - это максимум из n и m - степеней многочленов Pn и Qm
Еще особо важно отметить, если число a+-b*i (i - комплексная единица) является корнем характеристического уравнения, то это частное решение умножается на x^r, где
r - кратность корня.
Итак, для 1-го квазимногочлена f1=3*sin5x-cos5x ищем частное решение в виде:
yчн1=(A*sin(5x)+B*cos(5x))*x
Еще раз напомню, что для этого квазимногочлена a=0, b=5,Pn=3, Qm=-1.
Максимальная степень этих многочленов k=0 т. к Pn и Qm - константы.
Поэтому Rk=A, а Nk=B, A и B - произвольные константы.
Также для f1 число a+-b*i=+-5*i совпадает с корнями характеристического уравнения, поэтому еще умножаем на x в 1-ой степени (корни +-5*i простые - их кратность = 1).
Коэффициенты A и B придется искать, для этого нужно подставить yчн1 с его производными в исходное уравнение, только с правой частью f1. Здесь нужно все аккуратно проделать, я приведу конечный результат, когда мы перенесли все в левую часть и вытащили коэфф-ты при синусе и косинусе:
-(3+10B)*sin5x+(1+10A)*cos5x=0
Линейная комбинация двух линейно-независимых функций sin5x и cos5x равна нулю только в случае, когда коэфф-ты при этих функциях равны нулю, т. е:
-(3+10B)=0 и 1+10A=0, отсюда получаем A=-1/10 и B=-3/10
Нашли, что yчн1=((-1/10)*sin(5x)+(-3/10)*cos(5x))*x
Перейдем ко 2-ому квазимногочлену f2=15x
Для него a=0, b=0, Pn=0, Qm=15x
Максимальная степень k=1 у Qm, значит Rk=C*x+D и Nk=E*x+F - произвольные многочлены 1-ой степени
Число a+-b*i=0 не совпадает с корнями хар-ого уравнения +-5*i, значит на x домножать не нужно.
Отсюда получаем, что yчн2=E*x+F.
Коэфф-ты E и F находим также, подставляя yчн2 с производными в исходное уравнение с правой частью f2.
Получится:
5*F+(-3+5*E)*x=0
5*F=0=>F=0
-3+5*E=0=>E=3/5
yчн2=(3/5)*x
Частное решение целого неоднородного уравнения равно сумме частных решений yчн1 и yчн2:
yчн=yчн1+yчн2,
а общее решение исходного неоднородного уравнения yон равно сумме решения общего однородного ур-ия yoo и частного решения неоднородного yчн:
yон=yoo+yчн=C1*sin(5x)+C2*cos(5x)+((-1/10)*sin(5x)+(-3/10)*cos(5x))*x+(3/5)*x
Попробуйте сами сделать 2-ой пример, если не будет получаться, пишите.
Для 1-го примера оно выглядит так:
y''+25y=0
Решение ищем в виде y=e^(k*x), отсюда появляется характеристическое уравнение
k^2+25=0, его корни k=+-5i, и общее решение однородного уравнения
yoo=C1*sin(5x)+C2*cos(5x)
Теперь мы должны найти частное решение неоднородного уравнения. В правой части стоит сумма специальных функций - квазимногочленов.
Общий вид квазимногочлена:
e^(a*x)*(Pn*sin(b*x)+Qm*cos(b*x)), где
a, b - константы
Pn, Qm - какие-то многочлены своих степеней n и m.
Видим, что в правой части стоит сумма 2-ух квазимногочленов:
f1=3*sin5x-cos5x (для него a=0, b=5, Pn=3, Qm=-1)
f2=15x (для него a=0, b=0, Pn=0, Qm=15x)
Для каждого из этих многочленов ищем свои частные решения.
Частное решение ищется в виде yчн=e^(a*x)*(Rk*sin(b*x)+Nk*cos(b*x)), где
Rk, Nk - произвольные многочлены степени k, а
степень k - это максимум из n и m - степеней многочленов Pn и Qm
Еще особо важно отметить, если число a+-b*i (i - комплексная единица) является корнем характеристического уравнения, то это частное решение умножается на x^r, где
r - кратность корня.
Итак, для 1-го квазимногочлена f1=3*sin5x-cos5x ищем частное решение в виде:
yчн1=(A*sin(5x)+B*cos(5x))*x
Еще раз напомню, что для этого квазимногочлена a=0, b=5,Pn=3, Qm=-1.
Максимальная степень этих многочленов k=0 т. к Pn и Qm - константы.
Поэтому Rk=A, а Nk=B, A и B - произвольные константы.
Также для f1 число a+-b*i=+-5*i совпадает с корнями характеристического уравнения, поэтому еще умножаем на x в 1-ой степени (корни +-5*i простые - их кратность = 1).
Коэффициенты A и B придется искать, для этого нужно подставить yчн1 с его производными в исходное уравнение, только с правой частью f1. Здесь нужно все аккуратно проделать, я приведу конечный результат, когда мы перенесли все в левую часть и вытащили коэфф-ты при синусе и косинусе:
-(3+10B)*sin5x+(1+10A)*cos5x=0
Линейная комбинация двух линейно-независимых функций sin5x и cos5x равна нулю только в случае, когда коэфф-ты при этих функциях равны нулю, т. е:
-(3+10B)=0 и 1+10A=0, отсюда получаем A=-1/10 и B=-3/10
Нашли, что yчн1=((-1/10)*sin(5x)+(-3/10)*cos(5x))*x
Перейдем ко 2-ому квазимногочлену f2=15x
Для него a=0, b=0, Pn=0, Qm=15x
Максимальная степень k=1 у Qm, значит Rk=C*x+D и Nk=E*x+F - произвольные многочлены 1-ой степени
Число a+-b*i=0 не совпадает с корнями хар-ого уравнения +-5*i, значит на x домножать не нужно.
Отсюда получаем, что yчн2=E*x+F.
Коэфф-ты E и F находим также, подставляя yчн2 с производными в исходное уравнение с правой частью f2.
Получится:
5*F+(-3+5*E)*x=0
5*F=0=>F=0
-3+5*E=0=>E=3/5
yчн2=(3/5)*x
Частное решение целого неоднородного уравнения равно сумме частных решений yчн1 и yчн2:
yчн=yчн1+yчн2,
а общее решение исходного неоднородного уравнения yон равно сумме решения общего однородного ур-ия yoo и частного решения неоднородного yчн:
yон=yoo+yчн=C1*sin(5x)+C2*cos(5x)+((-1/10)*sin(5x)+(-3/10)*cos(5x))*x+(3/5)*x
Попробуйте сами сделать 2-ой пример, если не будет получаться, пишите.
Похожие вопросы
- Помогите, пожалуйста, найти метод решения уравнения. (См. внутри)
- Помогите,ПОЖАЛУЙСТА ,с решением системы уравнений или способом решения .ОЧЕНЬ,ОЧЕНЬ НУЖНО!!!!
- Не сложно. Хоть что-нибудь.Решите уравнения.Найдите все числа х,для каждого из которых верно равенство
- Пожалуйста помогите решить:Найдите все решения уравнения ух – 3х – у = 2, если известно, что х и у – целые числа.
- найдите мноржество решений системы уравнений. система: (x + 2y)(5x - 2y) = 0 (x2(квадрат) - xy + y2 (квадрат) = 12)
- Пожалуйста, решите уравнение: k·k·х=k(х+2)-2. При каких значениях параметра k уравнение не имеет решений?
- еСТЬ ВОПРОС. Найдите все решения числового ребуса и докажите,что других решений нет: ЖАР+ЖАР+ЖАР+ЖАР=ТОРТ
- помогите найти правило по кот.составлен ряд чисел и найти пропущенные 3,8,15,...48,...80. 2,5,4,7,8,9,...32.
- В чём ошибка логики решения задачи??? УТОЧНЯЮ! Нужно не решение!!! а пояснение, в чём ошибочность логики решения???
- Пожалуйста, срочно нужно. Дано: m(MgO)= 20г, m(HNO)3=94,5г Найти: m(MgO(NO3)2) - ? Желательно с решением.