Як використовувати метод знижування порядку для розв'язання диференціальних рівнянь

Якщо ми маємо диференцiальне рiвняння без y, а лише з похiдними вiд y, то можемо скористатися методом пiдстановки, щоб знизити порядок рiвняння. Пiдставляємо u = y i отримуємо u = y i u = y. У цей спосiб отримуємо диференцiальне рiвняння нижчого порядку. Пiсля цього рiвняння можна розв’язати за допомогою звичайних методiв.

Приклад 1

Розв’яжи диференцiальне рiвняння y 7y + 12 = 0

Нехай y = u; виконуємо пiдстановку:

u 7u + 12 = 0.

Отримуємо характеристичне рiвняння

r2 7r + 12 = 0, (r 4)(r 3) = 0

iз розв’язками r1 = 4 i r2 = 3. Вводимо r1 i r2 у формулу для розв’язку характеристичного рiвняння i отримуємо

u(x) = C1e4x + C 2e3x.

Тепер потрiбно пiдставити y = u назад:

y = C 1e4x + C 2e3x.

Виконавши iнтегрування, отримуємо

y =ydx =C1e4x + C 2e3xdx = C1 4 e4x + C2 3 e3x + C 3.

Бажаєш дізнатися більше?ЗареєструйсяЦе безплатно!