В
Все
М
Математика
А
Английский язык
Х
Химия
Э
Экономика
П
Право
И
Информатика
У
Українська мова
Қ
Қазақ тiлi
О
ОБЖ
Н
Немецкий язык
Б
Беларуская мова
У
Українська література
М
Музыка
П
Психология
А
Алгебра
Л
Литература
Б
Биология
М
МХК
О
Окружающий мир
О
Обществознание
И
История
Г
Геометрия
Ф
Французский язык
Ф
Физика
Д
Другие предметы
Р
Русский язык
Г
География
Ромб111
Ромб111
07.09.2020 08:28 •  Математика

Найти решение дифференциального уравнения и частное решение удовлетворяющее начальным условиям y''-6y'+9y=(9x^2)-12x+2 y(0)=1 y'(0)=3

Показать ответ
Ответ:
BlasterGloGang
BlasterGloGang
08.10.2020 21:29

1. Общее решение однородного уравнения y'' - 6y' + 9y = 0

k^2 - 6k + 9 = 0

(k - 3)^2 = 0

k = 3

y = (ax + b)*e^(3x)


2. Частное решение неоднородного y'' - 6y' + 9y = 9x^2 - 12x + 2

Т.к. k <> 0, ищем y в виде px^2 + qx + r

2p - 6(2px + q) + 9(px^2 + qx + r) = 9x^2 - 12x + 2


9px^2 = 9x^2 -> p = 1

-12px + 9qx = -12x -> q = 0

2p - 6q + 9r = 2 -> r = 0


y = x^2


Общее решение: y = x^2 + (ax + b)*e^(3x)


3. Начальные условия в т. 0

y(0) = b = 1

y'(0) = 2x + 3(ax + b)*e^(3x) + a*e^(3x) = 3b + a = 3


b = 1, a = 0


y = x^2 + e^(3x)

0,0(0 оценок)
Ответ:
Etopizdato
Etopizdato
08.10.2020 21:29

Сначала решаем соотв. однородное уравнение, запишем его характеристическое уравнение

\lambda^2-6\lambda+9=0

имеем случай кратных действительных корней, значит общее решение однородного уравнения

y(x)=C_1*e^{3x}+C_2*x*e^{3x}


Далее применим метод вариации. Тогда

\left( \begin{array}{cc} e^{3 x} & e^{3 x} x \\ 3 e^{3 x} & 3 x e^{3 x}+e^{3 x} \\ \end{array} \right) * \left( \begin{array}{c} C_1'(x) \\ C_2'(x) \\ \end{array} \right)=\left( \begin{array}{c} 0 \\ 9 x^2-12 x+2 \\ \end{array} \right)

Откуда получим

C_1'(x)=-e^{-3x}*x*(9x^2-12x+2), C_2'(x)=e^{-3x}*(9x^2-12x+2)

Интегрированием находим

C_1(x)=-e^{-3 x}(x^2 - 3 x^3)+A, C_2(x)=e^{-3 x} (2 x - 3 x^2)+B

Следовательно общее решение уравнения запишется как (переобозначим константы A и B )

y(x)=(-e^{-3 x}(x^2 - 3 x^3)+C_1)*e^{3x}+(e^{-3 x} (2 x - 3 x^2)+C_2)*x*e^{3x}

или

y(x)=C_1*e^{3x}+x*C_2*e^{3x}+x^2


Соотв. постоянные для нашей задачи Коши находятся из системы

\left \{ {{y(0)=0} \atop {y'(0)=3}} \right.

Откуда

\left \{ {{C_1=0} \atop {C_2=3}} \right.

0,0(0 оценок)
Популярные вопросы: Математика
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota Оформи подписку
logo
Начни делиться знаниями
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси ai-бота