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非同次2階微分方程式
siegmundの回答
(1) λ^2 + 4λ + 8 = 0 の解が (2) λ1 = - 2 + 2i, λ2 = - 2 - 2i ですから,同次方程式の一般解は (3) C1 exp(λ1 x) + C2 exp(λ2 x) あるいは,同じことですが,λ1 = α+iβ,λ2 = α-iβ と書いて A = C1 + C2,B = i(C1 + C2) とすれば (4) exp(αx) (A cosβx + B sinβx) が同次方程式の一般解. y=2 が特解なのはすぐわかりますから, 結局,一般解は (5) y(x) = exp(-2x) (A cos 2x + B sin 2x) + 2 です. あとは初期条件 (6) y(0) = A + 2 = a から, (7) A = a - 2 また, (8) y'(0) = 2B = 0 から (9) B = 0 まとめて (10) y(x) = (a-2) exp(-2x) cos 2x + 2 ------------ 関数を与えても,それが満たす微分方程式は無数にあります. たとえば, (11) y^2 = Cx を一度 x で微分すると (12) 2y (dy/dx) = C で, (11)(12)から C を消去してもよいし, (12)を もう一度 x で微分してもよい.
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