Pregunta
upstudy study bank question image url

\( y ^ { \prime \prime \prime } - 3 y ^ { \prime \prime } + 3 y ^ { \prime } - y = 0 \)

Ask by Burns Bowman. in Thailand
Jan 24,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

\( y(x) = (C_1 + C_2 x + C_3 x^2) e^{x} \)

Solución

สมการที่ให้มา: \[ y''' - 3y'' + 3y' - y = 0 \] **ขั้นตอนการแก้สมการเชิงอนุพันธ์เชิงเส้นเวียนอันดับสามนี้มีดังนี้:** 1. **หาสมการเชิงลักษณะ (Characteristic Equation):** สำหรับสมการเชิงอนุพันธ์เชิงเส้นที่มีสัมประสิทธิ์คงที่ สมการเชิงลักษณะจะได้จากการแทน \( y = e^{rt} \) ลงในสมการ ดังนี้: \[ r^3 - 3r^2 + 3r - 1 = 0 \] 2. **หาผลลัพธ์รากของสมการเชิงลักษณะ:** เราเริ่มด้วยการหาว่ามีรากใดที่สามารถทำให้สมการเป็นจริงได้ง่าย ๆ ลองทดสอบ \( r = 1 \): \[ 1^3 - 3(1)^2 + 3(1) - 1 = 1 - 3 + 3 - 1 = 0 \] ดังนั้น \( r = 1 \) เป็นรากหนึ่งของสมการเชิงลักษณะ จากนั้น เราสามารถหาช่องว่างที่เหลือโดยการหารสมการด้วย \( (r - 1) \): \[ (r - 1)(r^2 - 2r + 1) = 0 \] สมการย่อย \( r^2 - 2r + 1 = 0 \) สามารถแยกตัวประกอบได้เป็น: \[ (r - 1)^2 = 0 \] ดังนั้น รากทั้งหมดของสมการคือ \( r = 1 \) แบบซ้ำสองครั้ง 3. **เขียนคำตอบทั่วไปของสมการ:** เนื่องจากราก \( r = 1 \) ซ้ำสามครั้ง คำตอบทั่วไปของสมการจะเป็น: \[ y(x) = (C_1 + C_2 x + C_3 x^2) e^{x} \] โดยที่ \( C_1, C_2, C_3 \) เป็นค่าคงที่ที่กำหนดจากเงื่อนไขเริ่มต้นหรือขอบเขตของปัญหา **สรุป:** คำตอบทั่วไปของสมการ \( y''' - 3y'' + 3y' - y = 0 \) คือ \[ y(x) = (C_1 + C_2 x + C_3 x^2) e^{x} \] โดยที่ \( C_1, C_2, C_3 \) เป็นค่าคงที่ที่ต้องหาจากเงื่อนไขเพิ่มเติม

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

Beyond the Answer

This third-order linear differential equation can be analyzed using characteristic equations. The characteristic equation derived from the given differential equation is \( r^3 - 3r^2 + 3r - 1 = 0 \), which factors into \( (r-1)^3 = 0 \). This indicates that \( r = 1 \) is a root of multiplicity three, leading to a general solution of the form \( y(t) = C_1 e^t + C_2 t e^t + C_3 t^2 e^t \), where \( C_1, C_2, \) and \( C_3 \) are constants determined by initial conditions. In practical applications, such differential equations often model systems in physics and engineering, such as damped oscillations or control systems. For example, when finding the response of a mechanical system to external forces, the above equation can represent how the position of a mass varies over time. Understanding the nature of the solutions helps engineers predict system behavior, ensuring stability or desired performance in real-world scenarios!

preguntas relacionadas

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad