maths.free › Differential Equations › Second-order, constant coefficients

Second-order, constant coefficients

ay″ + by′ + cy = 0 and the characteristic equation: oscillation, damping, growth.

Try y = e^{rx} and the equation becomes a quadratic in r, the characteristic equation. Real distinct roots give exponentials, a repeated root adds an x, complex roots give sines and cosines. y″ + y = 0 is the simple harmonic oscillator: every pendulum, spring and LC circuit.

Օրինակ · y'' + y = 0

Differential-Equations · Differential-Equations

Y'' + y = 0

y{\left(x \right)} + \frac{d^{2}}{d x^{2}} y{\left(x \right)} = 0

Քայլ առ քայլ

  1. y{\left(x \right)} + \frac{d^{2}}{d x^{2}} y{\left(x \right)} = 0

    The differential equation.

  2. \text{order } 2

    Order 2: the highest derivative present.

  3. \text{Constant coefficients, homogeneous}

    Try y = e^{rx}: the characteristic polynomial in r gives the roots, and each root contributes a term to the general solution.

  4. r^{2} + 1 = 0

    Characteristic equation of the homogeneous part (substitute y = e^{rx}).

  5. r = - i,\ r = i

    Its roots.

  6. y{\left(x \right)} = C_{1} \sin{\left(x \right)} + C_{2} \cos{\left(x \right)}

    General solution (C₁, C₂ … are arbitrary constants).

  7. \checkmark

    Verified: substituting the solution back into the equation gives 0.

Առաջարկել պատասխանը
y{\left(x \right)} = C_{1} \sin{\left(x \right)} + C_{2} \cos{\left(x \right)}

Now you Ընտրեք խնդիր, կամ տեքստ գրեք կամ նկարեք ձեր սեփականը։ Յուրաքանչյուր քայլ, նկար, պատասխանը թաքնված է մինչև դուք հարցնեք։

Ձեր սեփական աշխատանքը շարունակեք

Ազատ հաշիվը յուրաքանչյուր դասավանդման համար գրառումներ է ավելացնում, Ձեր ավարտելիք դասերի և լուծված խնդիրների ցուցակ է պահում մեկ տեղում, և ուսուցիչ, ում կարող եք հարցնել այս էջի մասին։ Մաթեմատիկան բաց է բոլորի համար, անկախ նրանից մուտքագրվել եք արդյոք կամ ոչ։

Գրանցվել Գրանցում

Օգտագործված սիմվոլներ

Տեղադրեք ցանկացած նշան՝ ամբողջական սահմանման, նկարի և դրա մեջ ամեն մի տառի իմաստը տեսնելու համար։

Ինչպես: Second-order, constant coefficients

  1. The differential equation.
  2. Order 2: the highest derivative present.
  3. Try y = e^{rx}: the characteristic polynomial in r gives the roots, and each root contributes a term to the general solution.
  4. Characteristic equation of the homogeneous part (substitute y = e^{rx}).
  5. Its roots.
  6. General solution (C₁, C₂ … are arbitrary constants).
  7. Verified: substituting the solution back into the equation gives 0.

Հարցեր, որոնք մարդիկ տալիս են :

What is a differential equation?

An equation whose unknown is a function, relating it to its own derivatives. "The rate of growth is proportional to the population" is y′ = ky, and solving it means finding y as a function of time.

Why does the solution have arbitrary constants?

Integrating loses information: many functions share the same derivative. An n-th order equation has n constants, fixed by n initial or boundary conditions.

Ցուցադրել Differential Equations

Separable equationsFirst-order linear equationsNonhomogeneous equationsModelling with differential equations