• 締切済み

微分演算子の応用

微分演算子の応用で、ある線形微分方程式を解こうと思ったのですが、解けませんでした。 y”-2y'+y=x*sin(x)、y(2)-2y(1)+y=x*sin(x)です。()内は微分回数。未定係数法では、y=axsinx+bxcosx+csinx+dcosxでひとつの解を求められました。 y=(C1+c2)e^xが同次m¥の答えだとおもいます。 演算子Dでは1/(D-i)(D+2)になって、部分分数に分けたんですが、分子にx*e^-ixがきてしまい、お手上げな状態です。 参考になるURLなどでもいいのでよろしくお願いします。

みんなの回答

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

y'' - 2y' + y = x sin x ですか? もしそうなら, 同次微分方程式 y'' - 2y' + y = 0 の一般解は y=(C1+c2)e^x ではないですね. そもそも C1+c2 って, 1つの積分定数にまとまっちゃうから無意味. あと「1/(D-i)(D+2) になって」というのも意味不明です. 何をどうしたらこうなるんでしょうか? 1/(D+α) は積分で書けるので, がんばって積分すればいい, だけではあります.

関連するQ&A

  • 微分方程式の微分演算子による解法

    来月上旬に大学院入試を受けるので、それに向けて現在勉強中です。 微分方程式で分からない問題があったので教えてください。 特に微分演算子を用いた解法に従って解く方法を教えていただければと思います。 (それ以外の解き方も参考になるので教えていただけたら助かります。) 問題は (1) (D^4+2D^2+1)y=x*sin(x) (2) y'''-2y'+4y=(e^x)*cos(x) Dy=y'=dy/dxです。 私の持っている本では、定係数非同次線形常微分方程式をΦ(D)y=f(x)と表したときに、Φ(D)が既約実2次式を持つ場合、非同次項f(x)が ・多項式 ・e^(ax) ・cos(ax) ・sin(ax) の場合のみについて解説してあり、上記のような項についての計算がわからなかったので質問させていただきました。

  • 微分演算子でわからないんですが・・・

    つまずいているのですが (1)逆演算子で、[x^2 +3]/D を解くということは積分すればいいのでx^3/3 +3xという答えになるのですがなんで積分定数Cはつけないのでしょうか? (2)わからない問題があるのですが、 (D+1)^2 y=x という微分演算子の微分方程式の問題なのですが、 D=-1(重解)より、同次方程式の基本解は{e^-x ,xe^-x}となる。 特殊解をv(x)とし、(D+1)^2 [v(x)]=x よりv(x)を求める。  v(x)=1・[x]/(D+1)^2 ・・・というところまでしか解けません。逆演算子の公式に当てはまらない場合はどのように求めればいいのでしょうか?

  • 2階非同次微分方程式の問題

    2階線形非同次微分方程式 y"-9y=3x^(3) 基本解y1=e^(3x),y2=e^(-3x) 基本解の定数係数の線形結合を u1(x)=a11*y1(x)+a12*y2(x) u2(x)=a21*y1(x)+a22*y2(x) とするとき、u1(x),u2(x)が2階定数係数同次微分方程式y"-9y=0の基本解となる条件を述べ、理由を説明せよ。 という問題があり、どこから手をつけたら良いかわからない状況です。どなたか教えて頂けたらと思い、質問しました。宜しくお願いします。

  • 一階線形微分について

    y' - 2y/x = (x^2) cos3xについて、解きなさいという問題なのですが、 同次形の場合について解いてみて、 dy/dx - 2y/x = 0 1dx/y = 2dx/x 両辺を積分 logy = 2∫1dx/x + C = logx^2 + C y = x^2 + e^C e^C = C(x) y = x^2 + C(x) となったのですが、答えがe^□にならないといけないのでしょうか。非同次形を続けて解いてみたら可笑しな値になりました。いまいち一階線形微分について理解出来ていないので、ご指導頂けたら有り難いです。

  • 微分方程式の質問です。

    微分方程式の質問です。 定数係数2階線形D.E.の一般解を求める問題で、特殊解は定数変化法で求めなければいけません。 y″+4y=4/sin2x です。 解けなくて困っています。 回答おまちしております<(_ _)>

  • 微分方程式について

    微分方程式の問題について2つほど聞きたいことがあります。 (1)y''+y'-2y=10 (1)の問題は、y''+y'-2y=0と考えて解いていいんですよね? 定数係数2階線形同次方程式と呼ばれるもので良いんですよね? (2)S(x)=(x^4)/(2×4)+(x^6)/(2×4×6)+(x^8)/(2×4×6×8)+・・・とする。このとき以下の問いに答えよ。 (1) S(x)が満たす1階の微分方程式を求めよ。 (2) 上記の微分方程式を解いてS(x)を求めよ。 という問題です。このような形の微分方程式はあまり見慣れません。 どのように解いていけばよいのかよく分かりません。 色々とお聞きしてしまい、申し訳ないんですが、よろしくお願いしますm(_ _)m

  • 微分方程式の解き方 (置換の仕方)

    以下の2問の微分方程式の解き方をどなたか教えてください。 (1) sin(x) * cos(y)^2 + y' * cos(x)^2 = C (x:変数, y:xの関数, y':yの導関数, C:定数) (2) y' = (a * x + b * y + c) ^(1/2) (x:変数, y:xの関数, y':yの導関数, a,b,c:定数) 2問ともに適当な変数に置換することは予想がつくのですが,どう置き換えればいいかわかりません。 それと(1)は非同次形の線形微分方程式なんでしょうか? よろしくお願いします。

  • 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。

  • 微分演算子について

    微分演算子の問題を解いていたんですが、詰まってしまいました。 1/(1+4/3*D+1/3*D^2) [x^3] =(1-4/3*D+13/9*D^2+49/27*D^3) [x^3] の変形がよくわからないです。 本には一行で処理しているのですが、どのような計算をしたんでしょうか? Taylor展開を使っていると自分では思うんですけど、わかんなかったです。 もう一つ、 1/(D^2-2*D+2) [e^x]=1/(1^2-2+2)[e^x] にいたっては、検討もつきません。 どちらかでもよろしいので教えていただけないでしょうか? お手数ですがよろしくお願いします。

  • 同次形高階微分方程式について

    同次形高階微分方程式について 同次形高階微分方程式の単元を読んでいますと、「y,dy,d2y について同次の場合」とか「x,dx について同次の場合」とあるのですが、式を見てy,dy,d2y について同次なのか、x,dx について同次なのか判断できません。具体的には、 xy(d2y/dx2)-x(dy/dx)^2+y(dy/dx)=0 はy,dy,d2y について2次の同次形で、x^2(d2y/dx2)+x(dy/dx)+y=0 はx,dx について0次の同次形 であるとありますが、どのように判断すればよろしいのでしょうか?