Як розв’язувати диференціальні рівняння другого порядку з початковими умовами

Як i для диференцiальних рiвнянь першого порядку, часто потрiбно знайти функцiю, яка є розв’язком для заданого диференцiального рiвняння з певними початковими умовами. Втiм, для диференцiальних рiвнянь другого порядку нам знадобиться двi початкових умови замiсть однiєї. Зазвичай ми отримуємо точку, тобто функцiональне значення для заданого x i значення для похiдної в точцi. За цих двох умов можна знайти константи загального розв’язку та отримати частковий розв’язок. Знаходимо частковий розв’язок, пiдставивши значення для початкових умов, i розв’язуємо отриману систему рiвнянь iз двома невiдомими.

Приклад 1

Розв’яжи диференцiальне рiвняння y + y y = 0 з початковими умовами y(0) = 2 i y(0) = 1

Це диференцiальне рiвняння має розв’язок

y(x) = C1ex + C 2e2x.
(1)

Похiдна (1) має вигляд

y(x) = C 1ex 2C 2e2x.

Щоб знайти C1 i C2, потрiбно скласти два рiвняння з двома невiдомими з початкових умов i розв’язати систему рiвнянь:

2 = y(0) 1 = y(0) = C1e0 + C 2e0 = C 1e0 2C 2e0 = C1 + C2 = C1 2C2 C1 = 2 C2 1 = (2 C2) 2C2 = 2 3C2 C2 = 1 3 C1 = 2 1 3 = 5 3

Пiдставляємо значення C1 i C2 в загальний розв’язок (1), щоб знайти частковий розв’язок:

y(x) = 5 3ex + 1 3e2x.

Бажаєш дізнатися більше?ЗареєструйсяЦе безплатно!