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■8146 / inTopicNo.1)  線形2
  
□投稿者/ りり 一般人(10回)-(2006/01/28(Sat) 21:24:32)
    xがtの関数のとき、3階定係数線形同次微分方程式
    x"`−5x”−2x`+24x=0
    においてx‘=y、x”=zとおき、一般解を求めよ。
    っていうもんだいなんですけど、線形1に書いた、連立微分方程式の解法を使うと思うんですけど、できません><教えてください^^

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■8151 / inTopicNo.2)  Re[1]: 線形2
□投稿者/ fesk 一般人(9回)-(2006/01/29(Sun) 00:32:03)
    No8146に返信(りりさんの記事)
    > xがtの関数のとき、3階定係数線形同次微分方程式
    > x"`−5x”−2x`+24x=0
    > においてx‘=y、x”=zとおき、一般解を求めよ。
    > っていうもんだいなんですけど、線形1に書いた、連立微分方程式の解法を使うと思うんですけど、できません><教えてください^^
    >
    先の話を使うと、X=(x,y,z)として、dX/dt=AXと書きたいわけです。
    ということで、Aを出すために、x',y',z'をそれぞれx,y,zで表します。
    x'=y,y'=z,z'=-24x+2y+5zとなるので、A=[0 1 0 ; 0 0 1 ; -24 2 5]となるかと思います。
    これを用いれば答えは出るかと思います。

    しかし、この問題は手っ取り早い方法としては因数分解を用います。d/dt=Dとおくと、
    (D^3-5D^2-2D+24)x=0 (D-3)(D-4)(D+2)x=0
    よって(D-3)x=0または(D-4)x=0または(D+2)x=0
    それぞれを合わせて、x(t)=ae^(3t)+be^(4t)+ce^(-2t) (a,b,cは定数)
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■8154 / inTopicNo.3)  Re[2]: 線形2
□投稿者/ りり 一般人(13回)-(2006/01/29(Sun) 09:23:33)
    No8151に返信(feskさんの記事)
    > ■No8146に返信(りりさんの記事)
    >>xがtの関数のとき、3階定係数線形同次微分方程式
    >>x"`−5x”−2x`+24x=0
    >>においてx‘=y、x”=zとおき、一般解を求めよ。
    >>っていうもんだいなんですけど、線形1に書いた、連立微分方程式の解法を使うと思うんですけど、できません><教えてください^^
    >>
    > 先の話を使うと、X=(x,y,z)として、dX/dt=AXと書きたいわけです。
    > ということで、Aを出すために、x',y',z'をそれぞれx,y,zで表します。
    > x'=y,y'=z,z'=-24x+2y+5zとなるので、A=[0 1 0 ; 0 0 1 ; -24 2 5]となるかと思います。
    > これを用いれば答えは出るかと思います。
    >
    > しかし、この問題は手っ取り早い方法としては因数分解を用います。d/dt=Dとおくと、
    > (D^3-5D^2-2D+24)x=0 (D-3)(D-4)(D+2)x=0
    > よって(D-3)x=0または(D-4)x=0または(D+2)x=0
    > それぞれを合わせて、x(t)=ae^(3t)+be^(4t)+ce^(-2t) (a,b,cは定数)

    > よって(D-3)x=0または(D-4)x=0または(D+2)x=0
    > それぞれを合わせて、x(t)=ae^(3t)+be^(4t)+ce^(-2t) (a,b,cは定数)
    っていうところがどうやっているのか、もう少し詳しくおねがいします><
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■8172 / inTopicNo.4)  Re[3]: 線形2
□投稿者/ fesk 一般人(11回)-(2006/01/29(Sun) 15:54:06)
    しっかりと書き始めるときりがないので、直感的に書きます。
    (D-3)(D-4)(D+2)x=0を、左側の3つのカッコのうちのどれかがxにかかったときに0になる、と考えてしまいます。
    (D-3)x=0または(D-4)x=0または(D+2)x=0というのはそういうことです。
    三次方程式(X-r)(X-s)(X-t)=0の解がr,s,tになるのと同じような要領です。

    次に、例えば(D-3)x=0の解は、x'-3x=0より、aを定数としてx(t)=ae^(3t)となります。
    残り二つについてもこれと同じことをやったのがbe^(4t),ce^(-2t)です。
    あとはこれらの線形結合が解なのでx(t)=ae^(3t)+be^(4t)+ce^(-2t) (a,b,cは定数)

    「因数分解して微分方程式を分けて、バラバラの形から解いている」という見方です。
    まだ分かりづらい点があったらどんどん突っ込んでください。
    新しいことが色々出てくる分野なので、私もかなり苦しみました。
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■8183 / inTopicNo.5)  Re[4]: 線形2
□投稿者/ りり 一般人(14回)-(2006/01/29(Sun) 17:09:07)
    No8172に返信(feskさんの記事)
    > しっかりと書き始めるときりがないので、直感的に書きます。
    > (D-3)(D-4)(D+2)x=0を、左側の3つのカッコのうちのどれかがxにかかったときに0になる、と考えてしまいます。
    > (D-3)x=0または(D-4)x=0または(D+2)x=0というのはそういうことです。
    > 三次方程式(X-r)(X-s)(X-t)=0の解がr,s,tになるのと同じような要領です。
    >
    > 次に、例えば(D-3)x=0の解は、x'-3x=0より、aを定数としてx(t)=ae^(3t)となります。
    > 残り二つについてもこれと同じことをやったのがbe^(4t),ce^(-2t)です。
    > あとはこれらの線形結合が解なのでx(t)=ae^(3t)+be^(4t)+ce^(-2t) (a,b,cは定数)
    >
    > 「因数分解して微分方程式を分けて、バラバラの形から解いている」という見方です。
    > まだ分かりづらい点があったらどんどん突っ込んでください。
    > 新しいことが色々出てくる分野なので、私もかなり苦しみました。

    x'-3x=0からどうしてx(t)=ae^3tになるんですか??


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