Консультация № 164088
04.04.2009, 09:52
0.00 руб.
0 1 1
Найти частное решение дифференциального уравнения y''+py'+qy=f(x) , удовлетворяющее начальным условиям y(0)=y_0, y'(0)=y'_0

y''-4y'+13y=26x+8,y(0)=1;y' (0)=0

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18353
04.04.2009, 19:08
общий
это ответ
Здравствуйте, Hellphoenix!

Решаем характеристическое уравнение соответствующего однородного уравнения:
k2 - 4k + 13 = 0, D = 42 - 4[$149$]1[$149$]13 = -36, [$8730$]D = 6i, k1 = (4 - 6i)/2 = 2 - 3i, k2 = (4 + 6i)/2 = 2 + 3i.
Следовательно, общим решением соответствующего однородного уравнения будет
y* = e2x(C1cos 3x + C2sin 3x).

Правая часть заданного уравнения является двучленом первой степени f(x) = 26x + 8, поэтому частное решение заданного уравнения можно искать в виде y** = Ax + B. Тогда общее решение заданного уравнения представится в виде
y = y* + y** = e2x(C1cos 3x + C2sin 3x) + Ax + B.

Поскольку y**' = A, y**" = 0, то подставляя эти значения в заданное уравнение, находим
-4A + 13(Ax + B) = 26x + 8,
13Ax + (-4A + 13B) = 26x + 8,
13A = 26, A = 2, -4A + 13B = 8, -8 + 13B = 8, 13B = 16, B = 16/13.

В итоге для заданного уравнения получили общее решение
y = e2x(C1cos 3x + C2sin 3x) + 2x + 16/13, и
y' = 2e2x(C1cos 3x + C2sin 3x) + e2x(-3C1sin 3x + 3C2cos 3x) + 2.

Поскольку при x = 0 y = 1, y' = 0, то
1 = C1 (подставляем x = 0, y = 1 в выражение для y),
0 = 2C1 + 3C2 + 2 (подставляем x = 0, y' = 1 в выражение для y'), 3C2 = -4, C2 = -4/3, и искомое частное решение суть
y = e2x(cos 3x - (4/3)sin 3x) + 2x + 16/13.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа