微分演算子,逆演算子に関する問題

微分演算子,逆演算子に関する問題

■問題

次の微分方程式一般解を求めなさい.

( D 2 5D+6 )y=18x

■答

y= c 1 e 3x + c 2 e 2x +3x+ 5 2

(ただし, c 1 c 2 は任意定数)

■ヒント

逆演算子部分分数に分解して解く.この公式を参照.

■解き方

●特殊解

1 D 2 5D+6 18x = 1 ( D3 )( D2 ) 18x

部分分数に分解する

=( 1 D3 1 D2 )18x

この公式を利用するする

= e 3x e 3x 18xdx e 2x e 2x 18xdx

= e 3x 18{ 1 3 e 3x ( x+ 1 3 ) } e 2x 18{ 1 2 e 2x ( x+ 1 2 ) }

= 3x+ 5 2

●同次方程式 ( D 2 5D+6)y=0 の一般解

特性方程式は

t 2 5t+6=0

より

t3 t2 =0

t=3,2

よって,同次方程式の一般解は

c 1 e 3x + c 2 e 2x   (定数係数線形同時微分方程式を参照)

c 1 c 2 は任意定数

●一般解

以上より,一般解は

y= c 1 e 3x + c 2 e 2x +3x+ 5 2

となる.

 

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最終更新日: 2023年6月28日