Найти частное решение дифференциального уравнения, удовлетворяющее начальным условиям:

0 голосов
54 просмотров
Найти частное решение
дифференциального уравнения, удовлетворяющее начальным условиям
:




y'' + 4y' = e ^ -4x

y(0) = 0
y'(0) = 0

Алгебра (223 баллов) | 54 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов

Характеристическое уравнение однородного ДУ 
\lambda^2+4\lambda=0 \\ \lambda\in\lbrace0;-4\rbrace
откуда общее решение однородного ДУ
y=c_1+c_2e^{-4x}

Ищем частное решение неоднородного ДУ в виде
y=\alpha xe^{-4x}\\y'=-4\alpha xe^{-4x}+\alpha e^{-4x} \\ y''=16\alpha xe^{-4x}-8\alpha e^{-4x}

y''+4y'=16\alpha xe^{-4x}-8\alpha e^{-4x}-16\alpha xe^{-4x}+4\alpha e^{-4x}=-4\alpha e^{-4x}
-4\alpha e^{-4x}=e^{-4x}\\
\alpha=-\frac14
Частное решение неоднородного уравнения 
y=-\frac14x e^{-4x}

Общее решение неоднородного ДУ = общее решение однородного + частное решение неоднородного
y=c_1+c_2e^{-4x}-\frac14xe^{-4x}\\
y(0)=c_1+c_2=0\\
y'(0)=-4c_2-\frac14=0\\
c_2=-\frac1{16};\quad c_1=\frac1{16}\\
\boxed{y=\frac1{16}-\frac1{16}e^{-4x}-\frac14xe^{-4x}}

(942 баллов)