微分方程式 2階微分方程式 定係数2階微分方程式 初期条件が付く場合の計算、特性方程式、重解、複素数解、三角関数、正弦と余弦、倍角、指数関数
力学・電磁気学・熱力学のための基礎数学 (松下 貢(著)、裳華房)の第3章(微分方程式)、3.3(2階微分方程式)、3.3.2(定係数2階微分方程式)、初期条件が付く場合の計算、問題10の解答を求めてみる。
1
特性方程式。
一般解。
初期条件より、
よって求める特解は、
2
3
コード(Wolfram Language)
DSolve[{y''[x] - 4y'[x] + 3y[x] == 0, y[0] == 1, y'[0] == -2}, y[x], x]
y[x_] := 5/2Exp[x] - 3/2Exp[3x]
y[0]
1
y'[0]
-2
y''[x]-4y'[x]+3y[x]
Simplify[%]
0
y[x_] := (-1+4x)Exp[3x]
y''[x]-6y'[x]+9y[x]
Simplify[%]
0
y[0]
-1
y'[0]
1
y[x_] := 2(-1)^(n-1)Exp[2x]Cos[2x+Pi/2+n Pi]
y''[x]-4y'[x]+8y[x]
Simplify[%]
0
y[0]
Simplify[%, Element[n, Integers]]
0
Simplify[y'[0], Element[n, Integers]]
4