Prośba o sprawdzenie - równanie różniczkowe drugiego stopnia
Pastuszek: Proszę o sprawdzenie rozwiązania następującego równania różniczkowego liniowego II rzędu:
Metoda przewidywań.
y'' − 4y' + 4y = 8x
2 + e
2x
1) Rozwiązuje równanie jednorodne:
y'' − 4y' + 4y = 0
r
2 − 4r + 4 = 0
(r − 2)
2 = 0
r = 2
UF = { e
2x, xe
2x }
y
o(x) = C
1*e
2x + C
2*xe
2x − całka ogólna równania jednorodnego
2) f(x) = 8x
2 + e
2x
f
1(x) = 8x
2
α = 0, β=0, α+iβ = 0
0 nie jest pierwiastkiem równania charakterystycznego
stopień wielomianu: 2
Przewidujemy:
φ
1(x) = Ax
2 + Bx + C
φ
1'(x) = 2Ax + b
φ
1''(x) = 2A
Podstawiam do równania:
2A − 8Ax − 4B + 4Ax
2 + 4Bx + 4C = 8x
2
4A = 8 & 4B − 8A = 0 & 2A − 4B + 4C = 0
A = 2, B = 4, C = 3
stąd φ
1(x) = 2x
2 + 4x + 3
f
2(x) = e
2x
α = 2, β = 0, α+iβ = 2
2 jest dwukrotnym pierwiastkiem równania charakterystycznego
Zatem przewidujemy:
φ
2(x) = Ae
2x*x
2
φ
2'(x) = 2Ae
2x*x
2 + 2xA*e
2x
φ
2''(x) = 4Ae
2x*x
2 + 4Ae
2x*x + 2Ae
2x + 4Ae
2x*x
Podstawiam do równania:
4x
2*Ae
2x + 4x*Ae
2x + 2Ae
2x + 4x*Ae
2x −8xA*e
2x − 8x
2*Ae
2x + 4Ae
2x= e
2x
| 1 | |
Całka szczególna równania niejednorodnego to: ys(x) = 2x2 + 4x + 3 + |
| e2x*x2 |
| 2 | |
| 1 | |
Wynik to y(x) = C1*e2x + C2*xe2x + 2x2 + 4x + 3 + |
| e2x*x2 |
| 2 | |
Proszę kogoś obeznanego w tych tematach o opinię co do mojego rozwiązania. Mogłem się gdzieś
pomylić pod koniec przy spisywaniu tego wszystkiego i wyliczaniu choć patrzyłem 2 razy.
Szczególnie nie jestem pewien czy dobrze rozumuję przy tym φ
2(x) − tam α + iβ jest
pierwiastkiem i nie wiem czy dobrze przewiduję