Консультация № 177585
01.04.2010, 02:31
0.00 руб.
0 1 1
Помогите пожалуйста решить задачу и если можно с комментариями, дабы понять как это решается.
Задание: Решить с помощью преобразования Лапласа дифференциальное уравнение

x''' + x = (1/2) * t^2 * e^t

при нулевых начальных условиях.

Обсуждение

Неизвестный
01.04.2010, 17:14
общий
это ответ
Здравствуйте, Azarov88.

С помощью преобразования Лапласа дифференциальное уравнение может решаться как полиномиальное.

x(n)+a1*x(n-1)+...+an-1*x'+an*x=f(t)

Для функции x(t) (оригинал) находится функция X(p)(избражение), удовлетворяющая:

pn*X(p) - pn-1*x(0)-pn-2*x'(0)-...-p*x(n-2)(0)-x(n-1)(0)+a1*(pn-1*X(p) - pn-2*x(0)-pn-3*x'(0)-...-x(n-2)(0))+...+an-1*(p*X(p)-x(0))+an*X(p)=F(p)

Изображение F(p) находится по таблицам , для f(t)=(1/2) * t2 * et F(p)=1/(p-1)3
Нулевые начальные условия - x(0)=0, x'(0)=0 и x''(0)=0
получим
p3*X(p)+X(p)=F(p)
X(p)=1/((p-1)3)*(p3+1))
Надо представить X(p) в виде суммы более простых дробных выражений изображений, для которых известны оригиналы
X(p)=-3/(4*(p-1)2)+1/(2*(p-1)3)-1/(24*(p+1))+(1/3)*(-p+2)/(p2-p+1)+3/(8*(p-1))
(-p+2)/(p2-p+1)=[$8730$]3*([$8730$]3/2)/((p-1/2)2+([$8730$]3/2)2))-(p-1/2)/((p-1/2)2+([$8730$]3/2)2))

Получим
x(t)=-(1/24)*e-t+(1/8)*et*(2*t2+3-6*t)+(1/3)*et/2*([$8730$]3*sin([$8730$]3*t/2)-cos([$8730$]3*t/2))

Эту задачу можно решить в Maple
>ode := ((D@@3)(x))(t)+x = (1/2)*t^2*exp(t)
>dsolve({ode, x(0) = 0, (D(x))(0) = 0, ((D@@2)(x))(0) = 0}, x(t), method = laplace)

разложение
>f := 1/((p-1)^3*(p^3+1))
>convert(f, parfrac, p)
Форма ответа