Question
upstudy study bank question image url

8) \( y^{(4)}-8 y^{\prime}=0 \)

Ask by Maxwell Rose. in Thailand
Jan 24,2025

Real Tutor Solution

Tutor-Verified Answer

Answer

\( y(x) = C_1 + C_2 e^{2x} + e^{-x} (C_3 \cos(\sqrt{3}\,x) + C_4 \sin(\sqrt{3}\,x)) \)

Solution

ให้แก้สมการเชิงอนุพันธ์เชิงเส้นอันดับที่สี่: \[ y^{(4)} - 8 y^{\prime} = 0 \] **ขั้นตอนการแก้สมการ:** 1. **ตั้งสมการลักษณะเฉพาะ:** สมมติว่า \( y = e^{rx} \) แล้วแทนลงในสมการจะได้: \[ r^4 e^{rx} - 8 r e^{rx} = 0 \] หารด้วย \( e^{rx} \) (ซึ่งไม่เป็นศูนย์) จะได้สมการลักษณะเฉพาะ: \[ r^4 - 8 r = 0 \] 2. **หาค่ารากของสมการลักษณะเฉพาะ:** ทำการแยกปัจจัย: \[ r (r^3 - 8) = 0 \] ดังนั้น รากของสมการคือ: \[ r = 0 \] \[ r^3 = 8 \Rightarrow r = 2 \] รวมถึงรากเชิงซ้อนจาก \( r^3 = 8 \): \[ r = -1 \pm i\sqrt{3} \] 3. **เขียนคำตอบทั่วไปของสมการเชิงอนุพันธ์:** จากรากที่ได้ คำตอบทั่วไปจะเป็น: \[ y(x) = C_1 + C_2 e^{2x} + e^{-x} \left( C_3 \cos(\sqrt{3}\,x) + C_4 \sin(\sqrt{3}\,x) \right) \] โดยที่ \( C_1, C_2, C_3, \) และ \( C_4 \) เป็นค่าคงที่ที่กำหนดจากเงื่อนไขเริ่มต้นหรือขอบเขตที่กำหนดให้ **สรุปคำตอบทั่วไป:** \[ y(x) = C_1 + C_2 e^{2x} + e^{-x} \left( C_3 \cos(\sqrt{3}\,x) + C_4 \sin(\sqrt{3}\,x) \right) \]

Reviewed and approved by the UpStudy tutoring team

error msg
Explain
Simplify this solution

Mind Expander

To solve the differential equation \( y^{(4)} - 8y' = 0 \), we can first rewrite it as a characteristic equation. Let \( r \) be the characteristic root; this leads to \( r^4 - 8r = 0 \). Factoring out \( r \) gives us \( r(r^3 - 8) = 0 \). The roots are \( r = 0 \) and \( r^3 = 8 \), which gives \( r = 2 \) as the real root (with a multiplicity of 3, since \( r - 2 \) is a factor three times). Therefore, the general solution to this fourth-order differential equation combines these findings: \[ y(t) = C_1 + C_2 t + C_3 e^{2t} + C_4 te^{2t} \] where \( C_1, C_2, C_3, C_4 \) are constants determined by initial conditions. Fun Fact: This equation is linear with constant coefficients, making it quite popular in the study of vibrations and systems in engineering! Real-World Application: Differential equations like this are often seen in physics and engineering, particularly in analyzing systems subjected to forces and in damping oscillators. The solutions help predict behavior over time, crucial for designing everything from buildings to vehicles!

Try Premium now!
Try Premium and ask Thoth AI unlimited math questions now!
Maybe later Go Premium
Study can be a real struggle
Why not UpStudy it?
Select your plan below
Premium

You can enjoy

Start now
  • Step-by-step explanations
  • 24/7 expert live tutors
  • Unlimited number of questions
  • No interruptions
  • Full access to Answer and Solution
  • Full Access to PDF Chat, UpStudy Chat, Browsing Chat
Basic

Totally free but limited

  • Limited Solution
Welcome to UpStudy!
Please sign in to continue the Thoth AI Chat journey
Continue with Email
Or continue with
By clicking “Sign in”, you agree to our Terms of Use & Privacy Policy