Приватне рішення диференціального рівняння

Визначення та формули приватного рішення ДУ

Нехай на деякому інтервалі задано диференціальне рівняння

Приватним рішенням цього диференціального рівняння на вказаному інтервалі називається кожна функція, яка при підстановці в рівняння виду (1) звертає його в правильне тотожність на заданому інтервалі.

Довести, що функція є приватним рішенням рівняння

Підставами задану функцію в аналізованих диференціальне рівняння. Для цього спочатку знайдемо її другу похідну.

Отже, отримуємо, що

Що й потрібно було довести .

Теорема. Знаючи загальне рішення однорідного диференціального рівняння і будь-яка приватна рішення неоднорідного рівняння, можна отримати загальне рішення неоднорідного рівняння у вигляді суми загального рішення однорідного рівняння і приватного рішення неоднорідного.

Наведена теорема вірна лише для лінійних диференціальних рівнянь.

Знайти рішення неоднорідного лінійного диференціального рівняння другого порядку

Розглянемо спочатку відповідне однорідне диференціальне рівняння

і знайдемо його загальне рішення. характеристичне рівняння

Тобто загальне рішення однорідного рівняння

Приватне рішення неоднорідного диференціального рівняння будемо шукати по виду правої частини. Вона (права частина) являє собою твір константи 2 на експоненту, тоді, оскільки 1 перестав бути коренем характеристичного рівняння, то частинний розв'язок шукаємо у вигляді:

Це рішення повинно задовольняти рівняння, тому, підставивши його в початкове, отримаємо тотожність. Знайдемо похідні першого і другого порядків:

Таким чином, відповідно до теореми, шукане загальне рішення неоднорідного лінійного диференціального рівняння

Схожі статті