Регистрация Спросить otvet5GPT
максим1723
06.11.2022 03:02
Математика
Есть ответ 👍

РЕШИТЕ СЛЕДУЮЩЕЕ ЛИНЕЙНОЕ НЕОДНОРОДНОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ ВЫСШИХ ПОРЯДКОВ С ПОСТОЯННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ

263
317
Посмотреть ответы 2

Ответы на вопрос:

elias7114
elias7114
4,5(23 оценок)

y''+2y'+5y=6e^{-x}\cos2x

Общее решение неоднородного дифференциального уравнения равно сумме общего решения однородного дифференциального уравнения, соответствующего данному неоднородному, и частного решения неоднородного дифференциального уравнения.

y_{on}=Y_{oo}+\overline{y}_{cn}

Составим однородное дифференциальное уравнение, соответствующее данному неоднородному:

y''+2y'+5y=0

Составим характеристическое уравнение и решим его:

\lambda^2+2\lambda+5=0

D_1=1^2-1\cdot5=-4

\lambda=-1\pm2i

Общее решение однородного уравнения:

Y=e^{-x}(C_1\cos2x+C_2\sin2x)

Запишем в общем виде частное решение данного неоднородного уравнения, учитывая, что в правой части стоит произведение экспоненты и на косинус, а также то, что степень экспоненты и выражение под знаком косинуса совпадают с соответствующими выражениями, полученными при решении однородного уравнения:

\overline{y}=(Ae^{-x}\sin2x+Be^{-x}\cos2x)\cdot x=xe^{-x}(A\sin2x+B\cos2x)

Находим первую производную:

\overline{y}'=x'\cdot e^{-x}(A\sin2x+B\cos2x)+x(e^{-x})'(A\sin2x+B\cos2x)+

+x\cdot e^{-x}(A\sin2x+B\cos2x)'=

=e^{-x}(A\sin2x+B\cos2x)+x(-e^{-x})(A\sin2x+B\cos2x)+

+xe^{-x}(2A\cos2x-2B\sin2x)=

=e^{-x}(A\sin2x+B\cos2x)-xe^{-x}(A\sin2x+B\cos2x)+

+xe^{-x}(2A\cos2x-2B\sin2x)=

=(A-Ax-2Bx)e^{-x}\sin2x+(B-Bx+2Ax)e^{-x}\cos2x

Находим вторую производную:

\overline{y}''=(A-Ax-2Bx)'e^{-x}\sin2x+(B-Bx+2Ax)'e^{-x}\cos2x+

+(A-Ax-2Bx)(e^{-x})'\sin2x+(B-Bx+2Ax)(e^{-x})'\cos2x+

+(A-Ax-2Bx)e^{-x}(\sin2x)'+(B-Bx+2Ax)e^{-x}(\cos2x)'=

=(-A-2B)e^{-x}\sin2x+(-B+2A)e^{-x}\cos2x+

+(A-Ax-2Bx)(-e^{-x})\sin2x+(B-Bx+2Ax)(-e^{-x})\cos2x+

+(A-Ax-2Bx)e^{-x}(2\cos2x)+(B-Bx+2Ax)e^{-x}(-2\sin2x)=

=(-A-2B)e^{-x}\sin2x+(-B+2A)e^{-x}\cos2x+

+(-A+Ax+2Bx)e^{-x}\sin2x+(-B+Bx-2Ax)e^{-x}\cos2x+

+(2A-2Ax-4Bx)e^{-x}\cos2x+(-2B+2Bx-4Ax)e^{-x}\sin2x=

=(-2A-4B-3Ax+4Bx)e^{-x}\sin2x+(4A-2B-4Ax-3Bx)e^{-x}\cos2x

Подставляем в исходное уравнение:

(-2A-4B-3Ax+4Bx)e^{-x}\sin2x+(4A-2B-4Ax-3Bx)e^{-x}\cos2x+

+2(A-Ax-2Bx)e^{-x}\sin2x+2(B-Bx+2Ax)e^{-x}\cos2x+

+5xe^{-x}(A\sin2x+B\cos2x)=6e^{-x}\cos2x

(-2A-4B-3Ax+4Bx)\sin2x+(4A-2B-4Ax-3Bx)\cos2x+

+(2A-2Ax-4Bx)\sin2x+(2B-2Bx+4Ax)\cos2x+

+5Ax\sin2x+5Bx\cos2x=6\cos2x

(-2A-4B-3Ax+4Bx+2A-2Ax-4Bx+5Ax)\sin2x+

+(4A-2B-4Ax-3Bx+2B-2Bx+4Ax+5Bx)\cos2x=6\cos2x

-4B\sin2x+4A\cos2x=6\cos2x

-2B\sin2x+2A\cos2x=3\cos2x

Условие равенства левой и правой частей:

\begin{cases} -2B=0\\ 2A=3\end{cases} \Rightarrow \begin{cases} B=0\\ A=\dfrac{3}{2} \end{cases}

Частное решение данного неоднородного уравнения:

\overline{y}=\dfrac{3}{2} xe^{-x}\sin2x

Общее решение данного неоднородного уравнения:

y=e^{-x}(C_1\cos2x+C_2\sin2x)+\dfrac{3}{2} xe^{-x}\sin2x

Runalbert
Runalbert
4,6(20 оценок)
6кг = 6000 гр 6000: 5= 1200 гр или 1 кг 200 гр - муки в каждом пакете

Реши свою проблему, спроси otvet5GPT

  • Быстро
    Мгновенный ответ на твой вопрос
  • Точно
    Бот обладает знаниями во всех сферах
  • Бесплатно
    Задай вопрос и получи ответ бесплатно

Популярно: Математика

Caktus Image

Есть вопросы?

  • Как otvet5GPT работает?

    otvet5GPT использует большую языковую модель вместе с базой данных GPT для обеспечения высококачественных образовательных результатов. otvet5GPT действует как доступный академический ресурс вне класса.

  • Сколько это стоит?

    Проект находиться на стадии тестирования и все услуги бесплатны.

  • Могу ли я использовать otvet5GPT в школе?

    Конечно! Нейросеть может помочь вам делать конспекты лекций, придумывать идеи в классе и многое другое!

  • В чем отличия от ChatGPT?

    otvet5GPT черпает академические источники из собственной базы данных и предназначен специально для студентов. otvet5GPT также адаптируется к вашему стилю письма, предоставляя ряд образовательных инструментов, предназначенных для улучшения обучения.

Подпишись на наш телеграмм канал

GTP TOP NEWS