انت هنا الان : شبكة جامعة بابل > موقع الكلية > نظام التعليم الالكتروني > مشاهدة المحاضرة
الكلية كلية العلوم
القسم قسم الفيزياء
المرحلة 2
أستاذ المادة فؤاد حمزة عبد الشريفي
19/11/2017 16:06:58
Nonhomogeneous linear equations with constant coefficients A second order nonhomogeneous equation with constant coefficients is written as ay^ +by^ +cy=R(x) ?(1) where a, b and c are constant a?0 ,R(x)?0 . I- Undetermined Coefficients We use the method of undetermined coefficients for finding particular solutions y_p when R(x) is one of the forms shown in table. y_p Form of Notes R(x) A_n x^n+A_(n-1) x^(n-1)+?+A_2 x^2+A_1 x+A_0 n?0 ax^n Ae^rx r?m_1?m_2 ae^rx Axe^rx r=m_1 or r=m_2 Ax^2 e^rx r=m_1=m_2 A sin?kx+B cos?kx k?? a sin?kx or a cos?kx x(A sin?kx+B cos?kx ) k=? We write the general solution of (1) as the sum of the homogeneous y_h and particular solutions y_p. y=y_h+y_p Example 1: Solve y^ -y^ -12y=36x-15 Solution: First, we solve the homogeneous equation. The characteristic equation is m^2-m-12=0 ?(m+3)(m-4)=0 ? m_1=-3 ,m_2=4 y_h=c_1 e^(-3x)+c_2 e^4x Second,let y_p=Ax+B then y_p^ =A and y_p^ =0 Upon substitution into the differential equation, we have 0-A-12(Ax+B)=36x-15 ? ?(-12Ax) ?(?(-A-12B) )=?36x ?(?(-15) ) -12A=36 ?A=-3 and -A-12B=-15 ? B=1 So y_p=-3x+1 Then y=y_h+y_p=c_1 e^(-3x)+c_2 e^4x-3x+1 Example 2: Solve y^ -2y^ +5y=10x^2+7x Solution: First, we solve the homogeneous equation. The characteristic equation is m^2-2m+5=0 m=(-b??(b^2-4ac))/2a=(-(-2)??((2)^2-4×1×5))/(2×1)=1?2i y_h=e^x (c_1 sin?2x+c_2 cos?2x ) Second,let y_p=Ax^2+Bx+C then y_p^ =2Ax+B and y_p^ =2A Upon substitution into the differential equation, we have 2A-4Ax-2B+5Ax^2+5Bx+5C=10x^2+7x ?(?(5Ax^2 ))+?((-4A+5B)x)+(2A-2B+5C)=?(?(10x^2 ))+?7x+0 Equating coefficient x^2on the left side with the coefficient x^2 in the right side we get 5A=10 ? A=2 By the same way equate coefficient x : - 4A+5B=7 ? B=3 And 2A-2B+5C=0 ? C=2?5 So y_p=2x^2-3x+2?5 ? y=y_h+y_p=e^x (c_1 sin?2x+c_2 cos?2x )+2x^2+3x+2?5 Example 3: Solve y^ -y^ -6y=8e^2x Solution: First, we solve the homogeneous equation. The characteristic equation is m^2-m-6=0 ?(m-3)(m+2)=0 ? m_1=3 ,m_2=-2 y_h=c_1 e^3x+c_2 e^(-2x) Second, we find a particular solution of the nonhomogeneous equation. The form of the particular solution is chosen such that the exponential will cancel out of both sides of the differential equation. We choose y_p=Ae^2x ? y_p^ =2Ae^2x ? y_p^ =4Ae^2x 4A-2A-6A=8 ? A=-2 So y_p=-2e^2x Then y=y_h+y_p=c_1 e^3x+c_2 e^(-2x)-2e^2x Example 4: Solve y^ -?5y?^ +6y=2e^3x Solution: m^2-5m+6=0 ?(m-3)(m-2)=0 ? m_1=3 ,m_2=2 y_h=c_1 e^3x+c_2 e^2x m_1=r=3 so y_p=Axe^3x y_p^ =3Axe^3x+Ae^3x y_p^ =9Axe^3x+3Ae^3x+3Ae^3x =9Axe^3x+6Ae^3x 9Axe^3x+6Ae^3x-15Axe^3x-5Ae^3x+6Axe^3x=2e^3x A=2 So y_p=2e^3x Then y=y_h+y_p=c_1 e^3x+c_2 e^2x+2e^3x
المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .
الرجوع الىلوحة التحكم
|