Рассмотрим линейное неоднородное уравнение n -го порядка
с постоянными коэффициентами
.
В этом случае, как и в случае уравнения второго порядка, общее решение
представляется как сумма какого-нибудь частного решения линейного
неоднородного уравнения и общего решения соответствующего однородного
уравнения, т.е. y = Y + y* .
Частное решение y*
можно всегда найти, используя метод вариации произвольных постоянных.
Но мы ограничимся указанием только тех случаев, когда частное решение
y* можно найти, не прибегая к интегрированию.
1. Пусть ,
тогда надо различать два случая:
а) a не является корнем характеристического уравнения.
В этом случае частное решение нужно искать в виде
.
б) a является корнем кратности t характеристического
уравнения. Частное решение y*
в этом случае нужно искать в форме
.
2. Пусть ,
где M и N - постоянные коэффициенты.
Тогда вид частного решения определяется следующим образом:
а) не является корнем
характеристического уравнения,
.
б)
корень характеристического уравнения кратности t ,
.
3. Пусть , тогда:
а)
не является корнем характеристического уравнения,
.
б) является корнем
характеристического уравнения кратности t ,
.
Пример 1.
Найти общее решение уравнения
.
Характеристическое уравнение
имеет корни
.
Общее решение линейного однородного уравнения запишется:
.
Частное решение неоднородного уравнения ищем в форме
. Дифференцируя
и подставляя в
исходное уравнение, получим:
.
Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях x , находим:
.
Следовательно, ,
а общее решение .
Пример
2.
Решить уравнение
.
Как и в предыдущем примере, здесь
. Частное решение
y * ищем в форме
, т.к. i
является корнем характеристического уравнения. Дифференцируя
и подставляя в исходное уравнение, получим:
, откуда
. Следовательно,
и общее решение .
Задачи для самостоятельного решения.
|