• ベストアンサー

微分方程式の問題で・・・

spring135の回答

  • spring135
  • ベストアンサー率44% (1487/3332)
回答No.2

単振動の問題ですね。m,g,kは定数とします。 m(d^2x/dt^2)=mg-kx d^2x/dt^2+kx/m-g=0   (1) 定数係数の2階常微分方程式ですので解法はどんな参考書にも出ています。 ここではもう少し実践的な方法でやりましょう。 y=x-mg/k とおくと(1)は d^2y/dt^2+ky=0 D^2+k/m=0 k>0 解はD=±i√(k/m)) y=ae^(-it√(k/m))+be^(it√(k/m)) =ccos(t√(k/m))+dsin(t√(k/m)) x=ccos(t√(k/m))+dsin(t√(k/m))+mg/k c,dは初期条件から決めます。

pooh-3490
質問者

補足

解説ありがとうございます。しかし自分の理解力が低いのでわからない点がいくつかあります。 y=x-mg/kと置いた際にd^2x/dt^2がd^2y/dt^2なることがよくわかりません。 またD^2+k/m=0のk/mがどうやって出てきたのかがわかりません。 あとよろしかったらですが実践的でない方法も教えてもらえると嬉しいです。

関連するQ&A

  • 微分方程式

    こんにちは^^ 微分方程式の問題でつまづいています。 m(d^2x/dt^2)=-kx^3 初期条件:t=0のときx=0、v=U という方程式なんですがどこから手をつけたらよいのか見当もつきません。 x=Asin(wt+δ) とおいたりしてみたのですが、どうにもx^3というのがやっかいです汗 一般解の導き方を教えてください。よろしくお願いいたします。

  • 微分方程式の問題(4問)がわからないので教えていた

    微分方程式の問題(4問)がわからないので教えていただきたいです。できれば途中式、解説などもお願いいたします 【1】、【2】微分方程式の一般解を求めよ 【1】 dy/dx+(x-2)/y=0 【2】 dy/dx+1/x*y(x)=e^2x 【3】、【4】微分方程式を求めよ 【3】 d^2y/dt^2 + dy/dt - 2y(t) = sin t 【y(0)=0、 y'(0)=0】 【4】 dq(t)/dt + q(t)/RC = sin 2t 【q(0)=0】

  • 微分方程式の解法を教えてください!

    常微分方程式の解法はどんなものがあり、どのような場合に適用すれば解けるでしょうか。 解法を覚えても、それが適用される場合についての判断ができません。教えてください! 以下の場合だとどのように解けばよいでしょうか。 (1)d^2x/dt^2+ω^2x=0の一般解の求め方。(ωは定数) (2)dx/dt=-c^2y、 dy/dt=c^2x の一般解の求め方。(cは定数) (3)dx/dt=u、    du/dt=-kx-cu+f(t) (k,cは定数)  のとき  (1)f(t)=0のとき、t=0でx=x0のもとでの解を求め   る。  (2)f(t)=cosωtのときの解。

  • 微分方程式の解を教えてください

    d^2x(t)/dt^2 + 4dx(t)/dt + 3x(t) = 12 この微分方程式の一般解は何になるのでしょうか? また3x(t)が4x(t)だとどうなりますか? よろしければ教えてください。

  • 連立微分方程式

    この微分方程式が解けません。 ご教授願います。 kは正の定数とする {x1}" = d(2){x1}/dt(2) {x2}" = d(2){x2}/dt(2) として、 連立微分方程式 _ | {x1}" = -k{x1}-k({x1} - {x2}) < |_{x2}" = -k({x2} - {x1})-k{x1} の一般解を求めよ。 どうしても解けません。 解き方を教えてもらいたいです。 よろしくお願いします

  • 微分方程式の問題

    (D^2+2D-15)y=x*exp(3x)  Dは微分演算子 この微分方程式を解け。 自分の計算では、補助方程式の一般解ycは次のように解けたんですけど(間違っていたらご指摘お願いします)、特解についての解き方が分かりません。どのように解けばよいのでしょうか? yc=C1*exp(-5x)+C2*exp(3x)

  • 微分方程式の解き方

    dx/dt = x - (x + y)(x^2+y^2)^(1/2) dy/dt = y - (x - y)(x^2+y^2)^(1/2) という微分方程式があります。 この方程式の解を厳密に求めることはできないようですが、 (x^2+y^2)^(1/2) = r x = r cosθ y = r sinθ と置くことにより、上記の微分方程式の答えが、 dθ/dt = r dr/dt = r(1-r) を満たすことが分かるそうです。 ところで、上の微分方程式からどうやってこれを導くのでしょうか?勘でしょうか?

  • 微分方程式に関する問題です。

    (x^2){(d^2)y/d(x^2)} - x(dy/dx) + y = x^3    (*) ********************************************************* (1)y = xφ(x)が微分方程式(*)の解であるとき、φのみたす微分方程式を求めよ。 ********************************************************* y = xφ(x)からy' , y''を計算して代入し、 φ''(x) = x/2 となりました。(答えの書き方はこれでいいのか分かりません。) ********************************************************* (2)φ'(x)を求めよ。 ********************************************************* (1)の答えの両辺を積分して φ'(x) = (x^2)/4 + C となりました。 ********************************************************* (3)微分方程式(*)の一般解を求めよ。 ********************************************************* (3)のとき方が分かりません。 どのようにして解いていけばいいのでしょうか? よろしくお願いします。

  • 連立常微分方程式の問題。。。

    手元の参考書などを調べても、連立された微分方程式について書いていなくて困っています。 以下の問題なのですが、どのように進めていけばよいのでしょうか?? ------------------------------------------------------- 問) dx/dt + 2x - 3y = exp(t) dy/dt - 3x + 2y = exp(2t) について、以下の問に答えなさい。 (1)x に関する2階の非同次常微分方程式を求めなさい。 (2)(1)を解き、x の一般解を求めなさい。 (3)(2)を用い、y の一般解を求めなさい。 -------------------------------------------------------- 基本的なものなのかもしれませんが、連立微分方程式について、 一般的にどのように取り組んだらよいのかわからず困っています。 お手数ですが、よろしくお願いします。

  • 微分方程式の問題お願いします

    微分方程式の問題お願いします インダクタンスL、容量C、抵抗Rと電源を直列に接続する この電気回路を流れる電流I(t)は次の2階微分方程式を満たすとき以下の問いに答えよ L*d^2I/dt^2+R*dI/dt+I/C=dV/dt・・・(1) (1)V(t)=Eのとき(1)の一般解を求めよ (2)V(t)=sint、 L=R=C=1とする (1)の特解を,I(t)=acost+bsintとしたとき、aとbを求めよ この微分方程式を解け (3)dy/dx=-(x^3+4x^3y^3)/(y^2+3x^4y^2) (3)しかできなくて x^4/4+x^4y^3+y^3/3=Cとなりました 残りの問題お願いします