Найти общее решение дифференциального уравнения. y+6y'+9y=1

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Для нахождения общего решения линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами y+6y+9y=1y double prime plus 6 y prime plus 9 y equals 1 воспользуемся методом суммы общего решения однородного уравнения и частного решения неоднородного уравнения: y=yо+yчy equals y sub о plus y sub ч1. Нахождение общего решения однородного уравнения ( yоy sub о) Рассмотрим соответствующее однородное уравнение: y+6y+9y=0y double prime plus 6 y prime plus 9 y equals 0Составим характеристическое уравнение: k2+6k+9=0k squared plus 6 k plus 9 equals 0Данное уравнение представляет собой полный квадрат: (k+3)2=0open paren k plus 3 close paren squared equals 0Корни характеристического уравнения: k1=k2=-3k sub 1 equals k sub 2 equals negative 3Так как корень является кратным (кратность 2), общее решение однородного уравнения записывается в виде: yо=(C1+C2x)e-3xy sub о equals open paren cap C sub 1 plus cap C sub 2 x close paren e raised to the negative 3 x power 2. Нахождение частного решения неоднородного уравнения ( yчy sub ч) Правая часть уравнения представляет собой константу f(x)=1f of x equals 1. Поскольку число 00 не является корнем характеристического уравнения, частное решение ищем в виде константы: yч=Ay sub ч equals cap AНаходим производные:

  • yч=0y sub ч prime equals 0 yч=0y sub ч double prime equals 0

Подставим эти значения в исходное дифференциальное уравнение: 0+6(0)+9A=10 plus 6 open paren 0 close paren plus 9 cap A equals 1 9A=19 cap A equals 1 A=19cap A equals one-nineth Следовательно, частное решение: yч=19y sub ч equals one-nineth 3. Составление общего решения Складываем полученные результаты: y=(C1+C2x)e-3x+19y equals open paren cap C sub 1 plus cap C sub 2 x close paren e raised to the negative 3 x power plus one-nineth Ответ: y=(C1+C2x)e-3x+19y equals open paren cap C sub 1 plus cap C sub 2 x close paren e raised to the negative 3 x power plus one-nineth , где C1,C2cap C sub 1 comma cap C sub 2 — произвольные постоянные. Я могу также помочь с решением этого уравнения при заданных начальных условиях (задача Коши), если они у вас есть.

Форма ответа

Ваш аватар