Для линейного неоднородного дифференциального уравнения n-го порядка
y(n) + a1(x) y(n-1) + .+an-1 (x) y' + an(x) y = f(x),
где y = y(x) — неизвестная функция, a1(x), a2(x), ..an-1(x), an(x), f(x) — известные, непрерывные, справедливо:
1) если y1(x) и y2(x) — два решения неоднородного уравнения, то функция
y(x) = y1(x) - y2(x) — решение соответствующего однородного уравнения;
2) если y1(x) решение неоднородного уравнения, а y2(x) — решение соответствующего однородного уравнения, то функция
y(x) = y1(x) + y2(x) — решение неоднородного уравнения;
3) если y1(x), y2(x), ..yn(x) — n линейно независимых решений однородного уравнения, а yч (x) — произвольное решение неоднородного уравнения,
то для любых начальных значений
x0, y0, y0,1, ..y0,n-1
существуют такие значения
c*1, c*n, ..c*n, что решение
y*(x)=c*1 y1(x) + c*2 y2(x) + .+c*n yn (x) + yч (x)
удовлетворяет при x = x0 начальным условиям
y*(x0)=y0, (y*)'(x0)=y0,1 , .(y*)(n-1)(x0)=y0,n-1.
Выражение
y(x)= c1 y1(x) + c2 y2(x) + .+cn yn(x) + yч (x)
называется общим решением линейного неоднородного дифференциального уравнения n-го порядка.
Для отыскания частных решений неоднородных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами с правыми частями вида:
Pk(x)exp(ax)cos(bx) + Qm(x)exp(ax)sin(bx),
где Pk(x), Qm(x) — многочлены степени k и m соответственно, существует простой алгоритм построения частного решения, называемый методом подбора.
Метод подбора, или метод неопределенных коэффициентов, состоит в следующем.
Искомое решение уравнения записывается в виде:
(Pr(x)exp(ax)cos(bx) + Qr(x)exp(ax)sin(bx))xs,
где Pr(x), Qr(x) — многочлены степени r = max(k, m) с неизвестными коэффициентами
pr, pr-1, ..p1, p0, qr, qr-1, ..q1, q0.
Сомножитель xs называют резонансным сомножителем. Резонанс имеет место в случаях, когда среди корней характеристического уравнения есть корень
l =a ± ib кратности s.
Т. е. если среди корней характеристического уравнения соответствующего однородного уравнения есть такой, что его действительная часть совпадает с коэффициентом в показателе степени экспоненты, а мнимая — с коэффициентом в аргументе тригонометрической функции в правой части уравнения, и кратность этого корня s, то в искомом частном решении присутствует резонансный сомножитель xs. Если же такого совпадения нет (s=0), то резонансный сомножитель отсутствует.
Подставив выражение для частного решения в левую часть уравнения, получим обобщенный многочлен того же вида, что и многочлен в правой части уравнения, коэффициенты которого неизвестны.
Два обобщенных многочлена равны тогда и только тогда, когда равны коэффициенты при сомножителях вида xtexp(ax)sin(bx), xtexp(ax)cos(bx) с одинаковыми степенями t.
Приравняв коэффициенты при таких сомножителях, получим систему 2(r+1) линейных алгебраических уравнений относительно 2(r+1) неизвестных. Можно показать, что такая система совместна и имеет единственное решение.
ВУЗы и колледжи
Помогите пажалуйста найти теорию о "линейные неоднородные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами...
Похожие вопросы
- Как найти частное решение линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка????
- Найти частное решение линейного однородного дифференциального уравнения, удовлетворяющее условиям y(x0) = 3, y′(x0) = 0
- Помогите пожалуйста найти !!!Теория Фон Неймана !! нужна имено теория. На Урок Основы микро процессорной техники
- Линейные дифференциальные уравнения 2-го порядка с постоянными коэффициентами.
- Математика дифференциальные уравнения линейные
- Линейное дифференциальное уравнение
- Кто понимает математику, помогите пожалуйста! Найти общее решение дифференциального уравнения и частное решение
- 1 Решить дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами. Срочно пожалуйста .Весьма благодарна.
- Линейные дифференциальные уравнения первого порядка
- Найти частные решения дифференциальных уравнений. Найти общее решение дифференциальных уравнений.