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微分方程式の問題です。x''=a*x*cos(ωt)

微分方程式の問題です。x''=a*x*cos(ωt) 初めて質問させて頂きます。 a、ωは定数、x=x(t)として、2階の微分方程式x''=a*x*cos(ωt)が解けません。 初期条件をx(0)=x0, x'(0)=vx0としたとき、これには解析的な解はあるのでしょうか? 私なりに考えたのは、 x''=x*exp(iωt) と拡張、s=exp(iωt)と変数変換 (x=x(s))して、 s*x''+x'+(a/ω^2)*x=0 s*x''+x'+k*x=0 (k=(a/w^2)と置く) とし、最後は級数展開という方法...ですが自信がありません。 元の方程式が(見た目は)シンプルですので、もしかしたら解析的な解をご存知の方が いらっしゃるかもしれないと思い質問させて頂いた次第です。 私は物理屋ですので、なるべく純粋数学的な表現は避けて頂けると幸いです。 よろしくお願い致します。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • Ae610
  • ベストアンサー率25% (385/1500)
回答No.1

あまり参考にならないかも知れませんが・・・、 x''=a*x*cos(ωt) Mathieuの微分方程式が連想されます。 Mathieuの微分方程式、Mathieu関数辺りで調べられてみては如何でしょうか?

a0026175
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。 実は他の質問版でも質問させて頂いており、そちらでもやはり 「Mahieuの微分方程式では?」 との回答を頂きました。私はそれを存じ上げませんでしたので、 昨日図書にて調べて無事、解の挙動(発散するのかしないのか)を 知ることができました。 ありがとうございました。

その他の回答 (1)

noname#252183
noname#252183
回答No.2

なるほど、確かに http://www30.wolframalpha.com/input/ に、 d^2x/dt^2=a*x*cos(ω*t) を入力して実行させると Mathieu関数 とやらが出てきますね。

a0026175
質問者

お礼

ご回答ありがとうございます。 http://www30.wolframalpha.com/input/ という便利なサイトがあるのですね。確かに解はMathieu関数で 表されるようですね。ぜひブックマークしておきます。 ありがとうございました。

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