Найти общее решение дифференциального уравнения у''-8y'+16=0

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Для решения данного дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами воспользуемся методом характеристического уравнения. 1. Составление характеристического уравнения Уравнение имеет вид y8y+16y=0y double prime minus 8 y prime plus 16 y equals 0 (предполагается наличие переменной yy при свободном коэффициенте, так как в противном случае уравнение решается простым интегрированием). Заменим производные соответствующими степенями переменной kk: k28k+16=0k squared minus 8 k plus 16 equals 02. Решение характеристического уравнения Данное уравнение является квадратным. Найдем его дискриминант или воспользуемся формулой квадрата разности: (k4)2=0open paren k minus 4 close paren squared equals 0Отсюда следует, что уравнение имеет один корень кратности 2: k1=k2=4k sub 1 equals k sub 2 equals 43. Составление общего решения В случае, когда корни характеристического уравнения действительны и равны ( k1=k2=kk sub 1 equals k sub 2 equals k), общее решение однородного дифференциального уравнения записывается в виде: y=(C1+C2x)ekxy equals open paren cap C sub 1 plus cap C sub 2 x close paren e raised to the k x powerПодставляя наше значение k=4k equals 4, получаем: y=(C1+C2x)e4xy equals open paren cap C sub 1 plus cap C sub 2 x close paren e raised to the 4 x powerГде C1cap C sub 1 и C2cap C sub 2 — произвольные постоянные. Примечание Если же в исходном уравнении действительно отсутствовал yy (то есть y8y+16=0y double prime minus 8 y prime plus 16 equals 0), решение строится иначе:

  1. Вводится замена z=yz equals y prime, тогда z8z=-16z prime minus 8 z equals negative 16. Решается линейное уравнение первого порядка относительно zz: z=2+Ce8xz equals 2 plus cap C e raised to the 8 x power. Интегрируется полученное выражение для нахождения yy:
    y=2x+C18e8x+C2y equals 2 x plus the fraction with numerator cap C sub 1 and denominator 8 end-fraction e raised to the 8 x power plus cap C sub 2

Ответ для стандартного вида ( y8y+16y=0y double prime minus 8 y prime plus 16 y equals 0): y=(C1+C2x)e4xy equals open paren cap C sub 1 plus cap C sub 2 x close paren e raised to the 4 x powerВы хотели бы, чтобы я проверил это решение подстановкой в исходное уравнение?

Форма ответа

Ваш аватар