Укажите функцию которая удовлетворяет уравнению y"+xy`+y=xcosx

slyzova1 slyzova1    1   18.08.2019 03:10    0

Ответы
Elizzzavettta Elizzzavettta  05.10.2020 02:04
Обратим внимание, что справа стоит xy' а слева xcos(x). Чтобы избавиться от этих проблемных членов, представим 

y = u + \sin x

Тогда

(u'' - \sin x) + x(u'+\cos x) + u + \sin x = x\cos x\\
u'' + xu' + u = 0\\


Фактически, мы угадали частное решение. Теперь найдем общее решение однородного уравнения. На самом деле нет, не найдем, просто найдем частное, но нам же задача ставится только функцию подобрать. Сделаем замену p = x^2, тогда

p = x^2\\
dp = 2xdx\\
u' = du/dx = 2x(du/dp) = 2\sqrt{p}u`\\
u'' = du'/dx = 2\sqrt{p}(du'/dp) = 2\sqrt{p}(p^{-1/2}u` + 2\sqrt{p}u``) = 2u`+4pu``\\\\


Где обратный штрих означает производную по p. Подставим все и получим
4pu``+2pu`+2u`+u = 0\\
2u`+u + 2p(2u`+u)` = 0

Частным решением последнего уравнения будет
2u`+u = 0\\
u = \exp(-p/2) = \exp(-x^2/2)\\\\
y = u+\sin x = \exp(-x^2/2)+\sin x
ПОКАЗАТЬ ОТВЕТЫ
Другие вопросы по теме Математика