Równanie liniowe drugiego rzędu

Równania różniczkowe i całkowe. Równania różnicowe. Transformata Laplace'a i Fouriera oraz ich zastosowanie w równaniach różniczkowych.
bartekw2213
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 60
Rejestracja: 1 paź 2020, o 16:18
Płeć: Mężczyzna
wiek: 20
Podziękował: 33 razy

Równanie liniowe drugiego rzędu

Post autor: bartekw2213 »

Witam, mam problem z rozwiązaniem poniższego równania różniczkowego
\(\displaystyle{ 2y'' + 4y' = e^x + 4x}\)
Próbuję rozwiązać to metodą przewidywań, więc najpierw rozwiązuję równanie jednorodne, z którego otrzymuję
\(\displaystyle{ y_j = C_1 + C_2e^{-2x}}\)
Następnie zajmuję się znalezieniem równania przewidywanego na podstawie \(\displaystyle{ r(x) = e^x + 4x}\)
Rozdzielam sobie te \(\displaystyle{ r(x)}\).

\(\displaystyle{ r_1(x) = e^x}\)
\(\displaystyle{ y_{p1} = Ae^x}\)
\(\displaystyle{ y_{p1}' = Ae^x}\)
\(\displaystyle{ y_{p1}'' = Ae^x}\)

Wstawiam to sobie do pierwotnego równania i otrzymuję \(\displaystyle{ y_{p1}}\). Problem zaczyna się teraz gdy próbuję obliczyć \(\displaystyle{ y_{p2}}\)

\(\displaystyle{ r_2(x) = 4x}\)
\(\displaystyle{ y_{p2} = Bx + C}\)
\(\displaystyle{ y_{p2}' = B}\)
\(\displaystyle{ y_{p2}'' = 0}\)

Wstawiam to sobie do naszego równania i otrzymuję
\(\displaystyle{ 2 \cdot 0 + 4 \cdot B = 4x}\)

No i brakuje mi teraz niewiadomej \(\displaystyle{ x}\) po lewej stronie, czy zrobiłem gdzieś błąd? Może powinienem był obrać inną metodę?
Ostatnio zmieniony 19 sty 2021, o 10:29 przez Jan Kraszewski, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Symbol mnożenia to \cdot.
Awatar użytkownika
Premislav
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 15687
Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 196 razy
Pomógł: 5221 razy

Re: Równanie liniowe drugiego rzędu

Post autor: Premislav »

Tak, zrobiłeś coś źle przy \(\displaystyle{ y_{p2}}\), mianowicie źle przewidziałeś rozwiązanie szczególne dla części „wielomianowej", żaden wielomian stopnia co najwyżej jeden nie jest tu rozwiązaniem szczególnym. Ja bym tu przewidział dla części wielomianowej rozwiązanie szczególne będące wielomianem drugiego stopnia.
bartekw2213
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 60
Rejestracja: 1 paź 2020, o 16:18
Płeć: Mężczyzna
wiek: 20
Podziękował: 33 razy

Re: Równanie liniowe drugiego rzędu

Post autor: bartekw2213 »

Premislav pisze: 19 sty 2021, o 10:44 Ja bym tu przewidział dla części wielomianowej rozwiązanie szczególne będące wielomianem drugiego stopnia.
Czyli robię to tak:
\(\displaystyle{ y_{p2} = Bx^2 + Cx + D}\)

Jak mogę zorientować się że stopień wielomianu, który wziąłem jest za niski, czy jest na to jakaś zasada? Jak na podstawie tego przykładu mogłem wiedzieć, że trzeba wziąć wyższy stopień? Myślałem, że zawsze należy wziąć taki stopień wielomianu jakiego stopnia jest nasze \(\displaystyle{ r(x)}\)
Jan Kraszewski
Administrator
Administrator
Posty: 34276
Rejestracja: 20 mar 2006, o 21:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Wrocław
Podziękował: 3 razy
Pomógł: 5203 razy

Re: Równanie liniowe drugiego rzędu

Post autor: Jan Kraszewski »

bartekw2213 pisze: 19 sty 2021, o 11:00Jak mogę zorientować się że stopień wielomianu, który wziąłem jest za niski,
bartekw2213 pisze: 19 sty 2021, o 10:24No i brakuje mi teraz niewiadomej \(\displaystyle{ x}\) po lewej stronie,
JK
Awatar użytkownika
Premislav
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 15687
Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 196 razy
Pomógł: 5221 razy

Re: Równanie liniowe drugiego rzędu

Post autor: Premislav »

Kod: Zaznacz cały

https://epodreczniki.open.agh.edu.pl/tiki-index.php?page=Rozwi%C4%85zywanie+r%C3%B3wna%C5%84+r%C3%B3%C5%BCniczkowych+liniowych+niejednorodnych+wy%C5%BCszych+rz%C4%99d%C3%B3w+o+sta%C5%82ych+wsp%C3%B3%C5%82czynnikach+metod%C4%85+przewidywa%C5%84
na przykład masz to opisane.

W omawianym przypadku (wg oznaczeń z zalinkowanego przeze mnie artykułu) mamy \(\displaystyle{ \alpha=0}\) (i jest to pierwiastek o krotności jeden wielomianu charakterystycznego równania jednorodnego \(\displaystyle{ y''+y'=0}\)), oraz, rzecz jasna, \(\displaystyle{ \beta=0}\).
janusz47
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 7917
Rejestracja: 18 mar 2009, o 16:24
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 30 razy
Pomógł: 1671 razy

Re: Równanie liniowe drugiego rzędu

Post autor: janusz47 »

Proszę zauważyć, że liczba zero jest jednokrotnym pierwiastkiem równania charakterystycznego i jednomianu \(\displaystyle{ J(x) = x }\) prawej strony równania.

Jaka jest wtedy postać przewidywana wielomianu prawej strony tego równania ?
Ostatnio zmieniony 19 sty 2021, o 11:50 przez Jan Kraszewski, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Złe tagi.
a4karo
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 22209
Rejestracja: 15 maja 2011, o 20:55
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Bydgoszcz
Podziękował: 38 razy
Pomógł: 3755 razy

Re: Równanie liniowe drugiego rzędu

Post autor: a4karo »

Rozwiązania równania jednorodnego nie sa poprawne. Znalazłeś rozwiązania równania \(\displaystyle{ 2y'+4y=0}\).
ODPOWIEDZ