Случай специальной правой части

Общий вид:

у¢¢ + а₁у¢ + а₂у = f(x), (14)

где . (15)

Здесь P_m(x) и Q_n(x) - алгебраические многочлены степеней соответственно m и n.

В этом случае общее решение (14) получается как сумма общего решения (13) и какого-либо частного решения (14): у_{о. н.} = у_{о. о.} + у_{ч. н.}.

Покажем, как находить у_{ч. н.}, когда f(х) имеет вид (15). Исходя из конкретного вида (15), составляется число . Далее ставится вопрос: является ли корнем характеристического уравнения (13¢). Здесь возможны 3 случая, для каждого из которых строится у_{ч. н.}.

Объединим эти случаи в табл.2.

Таблица 2.

Число	Вид уч. н.
1. Не является корнем характеристического уравнения	уч. н. =
2. Является корнем характеристического равнения кратности 1	уч. н. =
3. Является корнем характеристического уравнения кратности 2	уч. н. =

Здесь - алгебраические многочлены степени , где = max(m, n). Коэффициенты находятся методом неопределенных коэффициентов так, как это показано на следующем примере.

ПРИМЕР. у¢¢ - 4у = х - 1.

Это - неоднородное уравнение 2-го порядка с постоянными коэффициентами и со стандартной правой частью.

Характеристическое уравнение: к² - 4 = 0. к₁ = 2, к₂ = -2.

у_{о. о.} = С₁e^2х + С₂e^-2х (случай (а) табл.1).

Составляем . Т. к. здесь a = 0 и b = 0, то = 0; число 0 не является корнем характеристического уравнения, т. е. Это 1-й случай табл. 2. Следовательно, у_{ч. н.} = Ах + В (здесь А и В - неизвестные коэффициенты. Найдем их.) . Подставим у_{ч. н.} в исходное уравнение. Т. к. у¢_{ч. н.} = А , у¢¢_{ч. н.} = 0, то

-4 * (Ах + В) = х - 1.

Приравниваем слева и справа коэффициенты при одинаковых степенях Х (в этом и заключается метод неопределенных коэффициентов).

.

Итак, у_{ч. н.} = . Тогда у_{о. н.} = у_{о. о.} + у_{ч. н.} = - есть общее решение исходного уравнения.

ЗАДАЧА № 3

1. ; 2. ;

3. .

1. Характеристическое уравнение:

_ч.н. (1).

Подставим (1) в исходное уравнение

.

Отсюда находим А, и у_о.н. = у_о.о. + у_ч.н. .

2. Характеристическое уравнение:

Т.к. - не является корнем характеристического уравнения, то

у_ч.н. = Ах + В (2).

Подставим (2) в исходное уравнение -2а₁₂А + а²₁₂ (Ах + В ) = а₁₃х + а₂₃,

методом неопределенных коэффициентов находим А и В, и у_о.н. = у_о.о. + у_ч.н. .

3. Характеристическое уравнение: к² + а₁₃к = 0, к₁ = 0, к₂ = -а₁₃;

у_о.о. = С₁ + С₂ * .

Т.к. - не является корнем характеристического уравнения, то

у_ч.н. = (3).

Подставим (3) в исходное уравнение:

Находим коэффициенты А и В методом неопределенных коэффициентов, и

у_о.н. = у_о.о. + у_ч.н. .

ПОЯСНЕНИЕ

Номер варианта в контрольных работах № 3, №4 совпадает с последней цифрой номера зачетной книжки.

№ варианта	а11	а12	а13	а21	а22	а23	а31	а32	а33	в1	в2	в3
		-2		-4		-6		-8			-6
			-9		-7			-12
				-6		-8		-10			-3
					-6	-3			-7
					-2			-7
				-7			-2
			-4			-9						-8
		-6					-4		-5	-6		-1
					-1			-4		-2
						-5			-1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО

ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКЕ

(часть 2)