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一階線形非同次微分方程式について(積分ができない)

表題についてy'+y=cosxを一階線形非同次微分方程式として解きたいのですが、公式に当てはめるとy=e^(-y)(∫e^(y)cosxdx+c) となり、積分を展開しようと部分積分をしてもsin→cosとずっとループしてしまいます。この場合どのように計算すればいいのでしょうか。 よろしくお願いいたします。

  • kalgi
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  • ベストアンサー
  • bsyprog
  • ベストアンサー率55% (5/9)
回答No.2

多分、この「公式」と言っている式は y'+y*p(x)=q(x) という微分方程式が与えられている場合 一般解が y=exp(-∫p(x)dx)*(∫q(x)*exp(p(x)dx)dx+C) (C:積分定数) で与えられますよ、という式のことを指していると思うのですが、 当てはめ方を間違えている(それとも入力ミス?)と思います。 直接この一般解に当てはめるならば y=exp(-x)*(∫cos(x)*exp(x)dx+C) となります。 また部分積分は I=∫cos(x)*exp(x)dx として計算していくと I=[cos(x)*exp(x)]-∫-sin(x)*exp(x)dx =[cos(x)*exp(x)]+[sin(x)*exp(x)]-∫cos(x)*exp(x)dx =[cos(x)*exp(x)]+[sin(x)*exp(x)]-I ↓ 2I=[cos(x)*exp(x)]+[sin(x)*exp(x)] したがって ∫cos(x)*exp(x)dx=1/2*(cos(x)+sin(x))*exp(x) となります。 余計かもしれませんが、 これからも微分方程式を解いていくようであれば、 一般解に直接当てはめるのではなくて、 その一般解の導出方法を覚えた方が楽だと思いますよ 一般解覚えるの大変じゃないですか?

その他の回答 (2)

  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.3

なんで右辺に y が入ってるの?

  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.1

ん~, それは「公式に当てはめ」るのが間違ってる. 計算すべき積分は ∫e^x cos x dx かな? これを I とおいて 2回部分積分すると I = なんか - I という形になるはず. ∫e^(-x) cos x dx かもしれんけど本質は同じ. あるいは cos x = [e^(ix) + e^(-ix)]/2.

kalgi
質問者

補足

公式に当てはめが間違いとはどういう事でしょうか

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