Rozwiąż równanie
Otrzymałeś(aś) rozwiązanie do zamieszczonego zadania? - podziękuj autorowi rozwiązania! Kliknij
Re: Rozwiąż równanie
Nie wiem czy dobrze zrobiłem ale policzyłem równanie jednorodne, uzmienilem stała, zrozniczkowalem i wyszło mi takie coś \(C(x) = \int_{}^{} 3xe^{-x+x^2} dx\), ale kompletnie nie umiem policzyć tej całki
- nijak
- Czasem tu bywam
- Posty: 121
- Rejestracja: 09 lis 2021, 10:17
- Lokalizacja: 53°7'24"N 23°5'11"E
- Podziękowania: 40 razy
- Otrzymane podziękowania: 31 razy
- Płeć:
Re: Rozwiąż równanie
Rozważmy równanie:
\[ \frac{dy(x)}{dx}+ 2x \ y(x)=(3e)^{-x} x^{-x} \]
niech \(\mu(x)=e^{x^2}\):
\[e^{x^2} \frac{dy(x)}{dx}+(2e^{x^2}\ x ) y(x)=3^{-x} \ e^{x^2-x} x^{-x}\]
Zastąpimy \(2e^{x^2} x = \frac{d}{dx}(e^{x^2}) \):
\[e^{x^2} \frac{dy(x)}{dx}+ \frac{d}{dx}(e^{x^2})y(x)=3^{-x}\ e^{x^2-x}x^{-x} \]
.
.
.
\[e^{x^2} \ y(x)= \int 3^{-x} \ e^{x(x-1)} x^{-x}dx + C_1| : \mu(x) \]
\[y(x)=e^{-x^2}\biggl(\int 3^{-x} \ e^{x(x-1)}x^{-x}dx+ C_1\biggr)\]
Pozdrawiam
\[ \frac{dy(x)}{dx}+ 2x \ y(x)=(3e)^{-x} x^{-x} \]
niech \(\mu(x)=e^{x^2}\):
\[e^{x^2} \frac{dy(x)}{dx}+(2e^{x^2}\ x ) y(x)=3^{-x} \ e^{x^2-x} x^{-x}\]
Zastąpimy \(2e^{x^2} x = \frac{d}{dx}(e^{x^2}) \):
\[e^{x^2} \frac{dy(x)}{dx}+ \frac{d}{dx}(e^{x^2})y(x)=3^{-x}\ e^{x^2-x}x^{-x} \]
.
.
.
\[e^{x^2} \ y(x)= \int 3^{-x} \ e^{x(x-1)} x^{-x}dx + C_1| : \mu(x) \]
\[y(x)=e^{-x^2}\biggl(\int 3^{-x} \ e^{x(x-1)}x^{-x}dx+ C_1\biggr)\]
Pozdrawiam
Jeśli doceniasz pracę autora tego rozwiązania, to podziękuj mu zostawiając .
\(e^{i\pi}+1=0\)
\(e^{i\pi}+1=0\)
-
- Dopiero zaczynam
- Posty: 22
- Rejestracja: 05 kwie 2023, 09:01
- Otrzymane podziękowania: 1 raz
- Płeć:
Re: Rozwiąż równanie
Rozważamy równanie różniczkowe pierwszego rzędu postaci:
\(y' + 2xy = 3xe^{-x}\)
Równanie to jest liniowe, ale niestety niejednorodne. Wykorzystamy do jego rozwiązania metodę wariacji stałej.
Rozwiązanie równania jednorodnego
\(y' + 2xy = 0\)
Równanie to jest równaniem różniczkowym liniowym pierwszego rzędu, a jego rozwiązaniem jest:
\(y_h(x) = C \cdot e^{-x^2}\)
gdzie C jest stałą całkowania.
Obliczenie wariacji stałej
Teraz poszukamy rozwiązania ogólnego równania niestety jednorodnego. W tym celu podstawiamy do równania ogólnego:
\(y = v(x) \cdot e^{-x^2}\)
gdzie v(x) jest funkcją, którą musimy znaleźć.
Pochodna funkcji y po x to:
\(y' = v'(x)e^{-x^2} - 2xv(x)e^{-x^2}\)
Podstawiając to do równania niestety jednorodnego otrzymujemy:
\(v'(x)e^{-x^2} - 2xv(x)e^{-x^2} + 2xv(x)e^{-x^2}= 3xe^{-x}\)
Skracając wyrazy podobne otrzymujemy:
\(v'(x) = 3xe^x\)
Teraz całkujemy obie strony równania, aby wyznaczyć funkcję v(x):
\(∫ v'(x) dx = ∫ 3xe^{-x} dx\)
\(v(x) = -3(x+1)e^{-x} + C\)
gdzie C to stała całkowania.
Wyznaczenie rozwiązania ogólnego
Mamy już dwie funkcje: rozwiązanie równania jednorodnego y_h(x) oraz rozwiązanie niestety jednorodnego y_p(x), której szukaliśmy. Teraz składamy je w całość, otrzymując ogólne rozwiązanie równania różniczkowego:
\(y(x) = y_h(x) + y_p(x)\)
\(y(x) = C\cdot e^{-x^2} - 3(x+1)e^{-x} + D\)
gdzie C i D to stałe całkowania.
Wyznaczenie rozwiązania dla warunku początkowego
Nie podano warunku początkowego, więc nie można dokładnie określić wartości stałych C i D. Można jednak podać rozwiązanie ogólne dla dowolnych wartości C i D.
Odpowiedź: ogólne rozwiązanie równania różniczkowego \[y(x) = C\cdot e^{-x^2} - 3(x+1)e^{-x} + D\].
\(y' + 2xy = 3xe^{-x}\)
Równanie to jest liniowe, ale niestety niejednorodne. Wykorzystamy do jego rozwiązania metodę wariacji stałej.
Rozwiązanie równania jednorodnego
\(y' + 2xy = 0\)
Równanie to jest równaniem różniczkowym liniowym pierwszego rzędu, a jego rozwiązaniem jest:
\(y_h(x) = C \cdot e^{-x^2}\)
gdzie C jest stałą całkowania.
Obliczenie wariacji stałej
Teraz poszukamy rozwiązania ogólnego równania niestety jednorodnego. W tym celu podstawiamy do równania ogólnego:
\(y = v(x) \cdot e^{-x^2}\)
gdzie v(x) jest funkcją, którą musimy znaleźć.
Pochodna funkcji y po x to:
\(y' = v'(x)e^{-x^2} - 2xv(x)e^{-x^2}\)
Podstawiając to do równania niestety jednorodnego otrzymujemy:
\(v'(x)e^{-x^2} - 2xv(x)e^{-x^2} + 2xv(x)e^{-x^2}= 3xe^{-x}\)
Skracając wyrazy podobne otrzymujemy:
\(v'(x) = 3xe^x\)
Teraz całkujemy obie strony równania, aby wyznaczyć funkcję v(x):
\(∫ v'(x) dx = ∫ 3xe^{-x} dx\)
\(v(x) = -3(x+1)e^{-x} + C\)
gdzie C to stała całkowania.
Wyznaczenie rozwiązania ogólnego
Mamy już dwie funkcje: rozwiązanie równania jednorodnego y_h(x) oraz rozwiązanie niestety jednorodnego y_p(x), której szukaliśmy. Teraz składamy je w całość, otrzymując ogólne rozwiązanie równania różniczkowego:
\(y(x) = y_h(x) + y_p(x)\)
\(y(x) = C\cdot e^{-x^2} - 3(x+1)e^{-x} + D\)
gdzie C i D to stałe całkowania.
Wyznaczenie rozwiązania dla warunku początkowego
Nie podano warunku początkowego, więc nie można dokładnie określić wartości stałych C i D. Można jednak podać rozwiązanie ogólne dla dowolnych wartości C i D.
Odpowiedź: ogólne rozwiązanie równania różniczkowego \[y(x) = C\cdot e^{-x^2} - 3(x+1)e^{-x} + D\].
Ostatnio zmieniony 05 kwie 2023, 10:55 przez Jerry, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Poprawa kodu: \cdot , ^{}
Powód: Poprawa kodu: \cdot , ^{}