Характеристическое уравнение имеет сопряженные комплексные корни
Если уравнение имеет сопряженные комплексные корни , (дискриминант ), то общее решение однородного уравнения принимает вид: , где – константы.
Примечание: Сопряженные комплексные корни почти всегда записывают кратко следующим образом:
Пример.Решить однородное дифференциальное уравнение второго порядка
Решение: Составим и решим характеристическое уравнение:
– получены сопряженные комплексные корни
Ответ: общее решение:
Пример.Найти частное решение дифференциального уравнения, удовлетворяющее начальным условиям ,
Решение: составим и решим характеристическое уравнение:
,
Получены два различных действительных корня, поэтому общее решение:
Алгоритм нахождения частного решения следующий:
Сначала используем начальное условие :
Согласно начальному условию, получаем первое уравнение:
Далее берём наше общее решение и находим производную:
Используем второе начальное условие :
Согласно второму начальному условию, получаем второе уравнение: или просто
Составим и решим систему из двух найденных уравнений:
Подставим найденные значения констант в общее решение :
Ответ: частное решение:
Примеры решения линейных однородных дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами
Найти общие решения однородных дифференциальных уравнений второго порядка:
Составляем характеристическое уравнение: k²-7k+12=0. Его дискриминант D=b²-4ac=1>0, поэтому корни — различные действительные числа.
Отсюда, общее решение этого однородного ДУ 2-го порядка есть
Составим и решим характеристическое уравнение: . Корни действительные и различные. Отсюда имеем общее решение данного однородного дифференциального уравнения:
Характеристическое уравнение
Поскольку корни действительны и равны, для этого дифференциального уравнения общее решение записываем как
Характеристическое уравнение здесь
Так как дискриминант — отрицательное число, корни характеристического уравнения — комплексные числа.
Общее решение этого однородного дифференциального уравнения второго порядка имеет вид
Примеры для самопроверки.
Найти общее решение однородных дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами:
;
Дата добавления: 2021-01-26; просмотров: 1222;