Консультация № 168027
22.05.2009, 21:07
0.00 руб.
0 1 1
Помогите найти общее решение дифференциального уравнения y''+6y'+8y=8x+14+12e^(-2x)

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
24.05.2009, 23:58
общий
это ответ
Здравствуйте, Djoni.

Решаем характеристическое уравнение: k2 + 6k + 8 = 0, D = 62 – 4 ∙ 1 ∙ 8 = 4, √D = 2, k1 = (-6 – 2)/2 = -4,
k2 = (-6 + 2)/4 = -2.

Поскольку корнями характеристического уравнения являются действительные числа, то общее решение однородного уравнения
y” + 6y’ + 8y = 0 имеет вид y* = C1e-4x + C2e-2x.

Частное решение данного неоднородного уравнения, в соответствии с видом его правой части
(8x + 14 + 12e-2x = e0x(8x + 14) + 12e-2x) и значениями корней характеристического уравнения, имеет вид
y** = e0x(Ax + B) + Cxe-2x = Ax + B + Cxe-2x. Следовательно,
y**’ = A + Ce-2x + (-2Cxe-2x),
y**” = -2Ce-2x + (-2C)(e-2x + (-2xe-2x)) = -2Ce-2x – 2Ce-2x + 4Cxe-2x = -4Ce-2x + 4Cxe-2x.
Подставив три последних выражения в данное уравнение, получим
-4Ce-2x + 4Cxe-2x + 6(A + Ce-2x + (-2Cxe-2x)) + 8(Ax + B + Cxe-2x) = 8x + 14 + 12e-2x,
(4Ce-2x – 12Ce-2x + 8A + 8Ce-2x)x + (6A + 8B) + (-4C + 6C)e-2x = 8x + 14 + 12e-2x,
8Ax + 6A + 8B – 2Ce-2x = 8x + 14 + 12e-2x,
8A = 8, 6A + 8B = 14, -2C = 12,
A = 1, B = 1, C = -6,
и частное решение данного уравнения суть
y** = x + 1 - 6xe-2x.

Искомое общее решение является суммой общего решения соответствующего однородного уравнения и частного решения данного уравнения, то есть
y = y* + y** = C1e-4x + C2e-2x + x + 1 - 6xe-2x.

Ответ: y = C1e-4x + C2e-2x + x + 1 - 6xe-2x.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа