• ベストアンサー

初期値問題

解き方のわからない問題があります。 どなたかアドバイスしてください。 次の初期値問題の解を求めたいです。 y'+y=2sint,y(0)=0 *参考表* f(t)    L(t) 1     1/s t     1/s^2 t^2    2/s^3 e^at    1/(s-a) cosωt   s/(s^2+ω^2) sinωt   ω/(s^2+ω-2) coshat   s/(s^2-ω^2) sinhat   a/(s^2-ω^2) e^at*cosωt (s-a)/{(s-a)^2+ω^2)} e^at*sinωt ω/{(s-a)^2+ω^2) 自分で計算してみましたが sL(y)-y(0)+L(y)=2/(s^2+1) (s+1)Y=2/(s^2+1) Y=2/{(s^2+1)(s+1)} この後がわかりません。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • yaksa
  • ベストアンサー率42% (84/197)
回答No.1

Y=L(y) = 2/{(s^2+1)(s+1)}     = -s/(s^2+1) + 1/(s^2+1) + 1/(s+1) 逆変換して、 y = -cos(t)+sin(t)+e^(-t)

Hankusu
質問者

お礼

ご回答ありがとうございました。 言われてみると部分分数分解ですね。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

その他の回答 (1)

  • Rossana
  • ベストアンサー率33% (131/394)
回答No.2

部分分数展開にはいろいろ方法がありますが,参考URLのやり方が僕は結構好きなので,そのようにやります.

参考URL:
http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=1062019
Hankusu
質問者

お礼

ご回答ありがとうございました。 URLも参照しました。参考になりました。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

関連するQ&A

  • 二階線形常微分方程式の問題について教えてください。

    二階線形常微分方程式の問題について教えてください。 y"+2y'+2y=0,y(0)=1,y'(0)=1 の解き方ですが、 λ1=-1+i,λ2=-1-i より a=-1,b=1 となりました。 一般解が y(t)=e^(at)(C1cos(bt)+C2sin(bt)) なので y(0)=C1=1 y'(t)=ae^(at)(-C1bsin(bt)+C2bcos(bt)) y'(0)=-C2=1 C2=-1 よって y(t)=e^(-t)(cost-sint) と解きましたが答えは y(t)=e^(-t)(cost+2sint) となっています。 どこが間違っているのか教えてください。

  • 非斉次の微分方程式の問題で答えが合いませんでした

    非斉次の微分方程式の問題で答えが合いませんでした y'-2y=5sint y(0)=0 これを解いていくと 斉次方程式 y'-2y=0 これをといて y=Ae^(2t) 係数 A を A(t) と見なして y'=A'e^(2t)+2Ae^(2t) 元の非政治方程式にい代入して A'e^(2t)=5sint A=5∫sin(t)e^(-2t)dt =5{-cos(t)e^(-2t)-1/2sin(t)e^(-2t)-1/4∫sin(t)e^(-2t)dt} =5{-cos(t)e^(-2t)-1/2sin(t)e^(-2t)-(1/4)(A/5)+C} (5/4)A=-5cos(t)e^(-2t)-(5/2)sin(t)e^(-2t)+C A=-4cos(t)e^(-2t)-2sin(t)e^(-2t)+C y=-4cos(t)-2sin(t)+Ce^(2t) y(0)=-1+C C=1 y=-4cos(t)-2sin(t)+e^(2t) になりましたが、答えは y=e^(2t)-cos(t)-2sin(t) となっていて計算が合いません どこが間違っているのか教えてください

  • 逆フーリエ変換

    解き方がわからない問題があります。 どなたかご指導お願いします。 次の関数のラプラス逆変換を求めよ。 2/(s^2+s+1/2) *参考表* f(t)    L(t) 1     1/s t     1/s^2 t^2    2/s^3 e^at    1/(s-a) cosωt   s/(s^2+ω^2) sinωt   ω/(s^2+ω-2) coshat   s/(s^2-ω^2) sinhat   a/(s^2-ω^2) e^at*cosωt (s-a)/{(s-a)^2+ω^2)} e^at*sinωt ω/{(s-a)^2+ω^2)

  • 平成23年度弁理士試験の基礎物理学の問題1(4)

    の答を教えて下さい。問題は http://www.jpo.go.jp/cgi/link.cgi?url=/torikumi/benrishi/benrishi2/h23ronbunshiki_s.htm に掲載されています。 問題1(3)のθA(t)、θA(t)は下記の(イ)、(ロ)のようになったのですが、合っていますか? θA(t)=(V/2lω1)sinω1t-(V/2lω2)sinω2t ・・・(イ) θB(t)=(V/2lω1)sinω1t+(V/2lω2)sinω2t ・・・(ロ) 問題1(4)の「4ω1=ω2、振り子Bが最下点で静止する」という条件を、上記(ロ)を利用して記載すると、下記の(ハ)、(ニ)のようになります。これが合っているのかも分かりません。 0=θB(t)=(V/2lω1)sinω1t+(V/8lω1)sin4ω1t すなわち 4sinω1t+sin4ω1t=0 ・・・(ハ) 0=vB(t)=lθ(ドット)B(t)=(V/2)cosω1t+(V/2)cos4ω1t すなわち cosω1t+cos4ω1t=0 ・・・(ニ) ここで、θ(ドット)B(t)はθB(t)の時間微分を表しています。 問題1(4)は、上記(ハ)、(ニ)を満たす最も小さいtを求めればよいのでしょうか? t=π/ω1ですか? 

  • ラプラス変換の初期値問題

    y'+0.2y=0.01t・・・・(1) y(0)=-0.25  解 y=0.05t-0.25 をラプラス変換を使って解くのですが、 L(y')=sL(y)-y(0) Y=L(y)として(1)を変換して sY-y(0)+0.2Y=0.01/s^2・・・(2) Y(s+0.2)=0.01/s^2-0.25・・・・(3) ←Yの係数をまとめる Y=0.01/s^2(s+0.2)-0.25/(s+0.2)・・(4)←両辺に1/(s+0.2)をかける この時点でまず、0.25/(s+0.2)は逆変換した時、0.25exp^(-0.2) になってしまい、この後計算していくと、 解の0.05t-0.25と異なった答えがでてきてしまいます。 どこで間違ってしまったのかわからず困っています。 どなたか教えてください。 それから、文章が長くなって申し訳ないのですが、 初期値問題を解いていると、 部分分数分解や、 部分分数分解を解くための3つ以上の連立方程式がでてくることで、 計算ミスの増加や、 式の整理が不十分な為、遠回りな解答をしてしまったりと一問 にとても時間がかかってしまいます。 部分分数分解のスマートなやり方はないのでしょうか。

  • ラプラス変換の問題です

    y´´+2y´+2y=r(t) r(t)=5u(t-2π)sint y(0)=1 y´(0)=0 解答:y=e^-t(cost+sint)+[-2cost+sint+e^(-t-2π)(2cost+sint)]u(t-2π) 最初の項のe^-t(cost+sint)は自分で出せたんですが残りがどうしても合いません 自分の解答としてはまずr(t)=5u(t-2π)sint=5u(t-2π)sin(t-2π)として 後はH(s)=1/(s^2+2s+2)×(5e^-2π/s^2+1)として後はたたみ込みをするんですが どうしても5が残ってしまいます 最初のところが間違っていますか? また分かる方できるだけ計算過程を詳しく書いていただけるとありがたいです

  • 波動方程式の解→横波

    真空中を伝わる電磁波、E=(E_x,E_y,E_z), H=(H_x,H_y,H_z)には、 ∇×E=-μ∂H/∂t, ∇・E=0, ∇×H=ε∂E/∂t, ∇・H=0 が成り立っている。 (∇^2-εμ∂^2/∂t^2)E=0 の3次元の一般解を求め、波が縦波であるか証明せよ、最後にこの結果から言える物理的現象を記述せよ。 初期条件は書かれていないので、一般解は偏微分方程式を変数分離法で解くとそのまま文字が残って、 E=((A_1)cosω′t+(A_2)sinω′t)×((B_1)cos(ω_1)x+(B_2)sin(ω_1)x)×((C_1)cos(ω_2)y+(C_2)sin(ω_2)y)×((D_1)cos(ω_3)z+(D_2)sin(ω_3)z) となりますが、ここから横波であることを証明するにはどうすればいいのでしょうか? それとも、指数形で答えを出した方が考えやすかったですかね? また、最後の物理現象ですが、「電場と磁場が互いに直交する」ということだと思ったんですが、この解から言えますか? 教えてください。

  • どなたかこの2つの問題解答あってるか見ていただけませんか?宿題なんです

    どなたかこの2つの問題解答あってるか見ていただけませんか?宿題なんですが自力でやってみたので・・・ 問題1 線積分にかんする問題 C1:x=t、y=0 -1≦t≦1 C2:x=cost、y=sint 0≦t≦π C1+C2=Cとする。 ∫[C]ye^((x^2)+(y^2))dxを求めよ。 解 C1 では y=0なので被積分関数はゼロである。→無視してよい。 C2 では x^2 + y^2 = 1 なので、指数関数部分は定数であり、よって e∫[0,π] sin t dx を求めればよい e∫[0,π] sin t dx = e∫[0,π] sin t ((d/dt)cos t) dt = - e∫sin^2 t dt = -eπ/2 問題2 D={(x,y)|(x^2)+(y^2)≦1,y≧0} ∬_D e^(x^2+y^2)+(2y^2)e^(x^2+y^2)dxdy を求めよ。 解 ∫∫[D] (1+2y^2) e^(x^2+y^2) dx dy = ∫[r=0,1] ∫[θ=0,π] (1 + 2r^2 sin^2(t)) e^(r^2) r dθdr = π ∫[r=0,1] (1 + r^2) e^(r^2) r dr = (π/2) [r^2 e^(r^2)]_[r=0,1] = πe/2 よろしくお願いします。

  • y''+2y'+10y'=0の計算が分かりません。

    y''+2y'+10y=0 [y(0)=3,y'(0)=5] 特性方程式λ^(2) + 2λ + 10 =0の解はλ=-1±3i となるから、 まず、このλがどのように出てきたのかが分かりません。多分、解の公式を使ってるんだろうなーというのは分かるのですが、λ=-2±√(-6)となり、導けません。 この後の解法は、i=√(-1)となるから、基本解は{e^(-t)cos3t , e^(-t)sin3t}よって、一般解は となっているのですが、sinやcosが出てきた理由が分かりません。 この後は、y(t)=e^(-t) (C1cos3t + C2sin3t) (C1,C2は任意定数) 次に、y'(t)=(-C1+3C2)e^(-t)cos3t-(C2+3C1)e^(-t)sin3tであるから、y(t)とy'(t)に初期条件を入れると、 y(0)=C1=3, y'(0)=-C1 + 3・C2=5 より、C1=3,C2=8/3、従って、求める解は y(t)=e^(-t)(3cos3t+8/3sin3t) 以上です、分かる方ご教授お願いします。

  • 媒介変数表示が表す曲線が囲む面積について

    媒介変数表示が表す曲線が囲む面積について求めたく、 (1)x=cost,y=sin2t   答、8/3 (2)x=cos^3*t,y=sin^3*t  答、3π/8 0<=t<=2π になります。 S=∫y*dx/dt dt を用いて解こうにも (1)は∫sin2t*(-sint)dt から進めず、 (2)は∫sin^3*t*(-3cos^2t*sint)dt から進めず困っています。 解き方分かる方教えていただけないでしょうか?