![]() |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
![]() |
azx |
![]()
Сообщение
#1
|
Новичок ![]() Группа: Пользователи Сообщений: 2 Регистрация: 7.10.2008 Город: Ижевск Учебное заведение: НЕТ ![]() |
Пожалуйста? помогите решить ду
X'' + x * w^2 = Asin(ut) x(t=0) = B x'(t=0) = 0 Универ закончил сто лет назад ничего не помню! вроде sin - подходит, но sin(0) == 0 |
![]() ![]() |
Ksana |
![]()
Сообщение
#2
|
Школьник ![]() Группа: Продвинутые Сообщений: 19 Регистрация: 8.10.2008 Город: Екатеринбург Учебное заведение: УрГУ, математико - механический Вы: другое ![]() |
Здраствуйте. Разрешите скромно помочь в решении данного дифференциального уравнения.
X'' + X * w^2 = Asin(ut) X(t=0) = B X'(t=0) = 0 Данное уравнение является дифференциальным уравнением второго порядка с квазимногочленом. Существуют правила решения подобных уравнений. Я напишу решение данного уравнения, а если появятся какие-то вопросы по ходу его решения, залавайте, я на них с удовольствием отвечу. w, u, A и B - это константы. Сначала решим однородное уравнение, соответствующее данному неоднородному. Оно имеет следующий вид: X'' + X * w^2 = 0. Составляем характеристическое уравнение, соответствующее данному однородному уравнению. (В литературе встречается греческая буква "лямбда", в силу некоторых ограничений компьютера, я вместо лямбды буду писать букву a.) Тогда характеристическое уравнние имеет вид: a^2 + w^2 = 0 a^2 = - w^2 a = - iw и a = iw (комплексные числа) Тогда решение однородного уравнения имеет вид: X1 = C * cos(wt) + D * sin(wt), где C и D - константы. Найдем частное решение исходного неоднородного уравнения. Оно имеет вид: X2 = E * cos(ut) + F * sin(ut), где E и F - константы. Определим константы E и F. Для этого подставим частное решение X2 в исходное неоднородное уравнение. Сначала посчитаем (X2)'' (чтобы подставлять в неоднородное уравнение). (X2)' = - Eu * sin(ut) + Fu * cos(ut) (X2)'' = -E * u^2 * cos(ut) - F * u^2 * sin(ut) А теперь подставляем X2 в неоднородное уравнение для определения констант E и F (X2)'' + X2 * w^2 = Asin(ut) (хочу подчеркнуть что X1 и X2 - это X, где 1 и 2 - маленькие числа, индексы) - E * u^2 * cos(ut) - F * u^2 * sin(ut) + E * w^2 * cos(ut) + F * w^2 * sin(ut) = Asin(ut) В силу линейной независимости функций косинуса и синуса приравниваем константы при синусе слева к константам при синусе справа и приравниваем константы при косинусе слева к константам при косинусе справа (справа при косинусе как бы стоит нуль). Получаем - E * u^2 + E * w^2 = 0 - F * u^2 + F * w^2 = A то есть E * (w^2 - u^2) = 0 F * (w^2 - u^2) = A В итоге получаем, что E = 0 и F = A/(w^2 - u^2). В Результате частное решение имеет вид X2 = sin(ut) * A/(w^2 - u^2) Решение неоднородного уравнения складывается из общего решения соответствующего однородного уравнения и частного решения неоднородного, то есть X = X1 + X2 X = C * cos(wt) + D * sin(wt) + sin(ut) * A/(w^2 - u^2) Осталось лишь определить константы C и D. У нас имеется два условия. Первое условие X(t=0) = B X(t=0) = C Таким образом, C = B и X = В * cos(wt) + D * sin(wt) + sin(ut) * A/(w^2 - u^2) Второе условие X'(t=0) = 0 X' = - Вw * sin(wt) + Dw * cos(wt) + cos(ut) * Au/(w^2 - u^2) Тогда X'(t=0) = Dw + Au/(w^2 - u^2) Dw + Au/(w^2 - u^2) = 0 D= - Au / w(w^2 - u^2) Таким образом, X = В * cos(wt) - sin (wt) * Au / w(w^2 - u^2) + sin(ut) * A/(w^2 - u^2) - это и есть ответ |
![]() ![]() |
![]() |
Текстовая версия | Сейчас: 25.5.2025, 5:33 |
Зеркало сайта Решебник.Ру - reshebnik.org.ru