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Question Number 90969 by abdomathmax last updated on 27/Apr/20 | ||
$${solve}\:{y}^{''} −\mathrm{2}{ay}^{'} \:+\left(\mathrm{1}+{a}^{\mathrm{2}} \right){y}\:={x}\:+{e}^{{ax}} \\ $$$${a}\:{real} \\ $$ | ||
Commented by niroj last updated on 27/Apr/20 | ||
$$\:\mathrm{y}^{''} −\mathrm{2ay}^{'} +\left(\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \right)\mathrm{y}=\mathrm{x}\:+\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \\ $$$$\:\:\:\left(\mathrm{D}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2aD}+\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \right)\mathrm{y}=\:\mathrm{x}+\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \\ $$$$\:\:\mathrm{A}.\mathrm{E}., \\ $$$$\:\mathrm{m}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2am}+\left(\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \right)=\mathrm{0} \\ $$$$\:\:\mathrm{m}=\:\frac{\mathrm{2a}\overset{−} {+}\sqrt{\mathrm{4a}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\left(\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \right)}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:\:=\:\frac{\mathrm{2a}\overset{−} {+}\sqrt{\mathrm{4a}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}−\mathrm{4a}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{2}}=\:\frac{\mathrm{2a}\overset{−} {+}\sqrt{−\mathrm{4}}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\mathrm{m}=\:\mathrm{a}\overset{−} {+}\mathrm{i} \\ $$$$\:\mathrm{CF}=\:\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \left(\mathrm{C}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\mathrm{x}+\mathrm{C}_{\mathrm{2}} \mathrm{sinx}\right) \\ $$$$\:\mathrm{PI}=\:\frac{\mathrm{x}+\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} }{\mathrm{D}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{a}\mathrm{D}+\left(\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \right)} \\ $$$$\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\left[\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{D}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2aD}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }}\right]\mathrm{x}+\:\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} }{\mathrm{a}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2a}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{D}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2aD}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\right)^{−\mathrm{1}} \mathrm{x}+\:\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} }{\mathrm{1}} \\ $$$$=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\left[\:\mathrm{1}−\left(\frac{\mathrm{D}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2aD}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\right)+\left(\frac{\mathrm{D}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2aD}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\right)^{\mathrm{2}} −...\right]\mathrm{x}\:+\:\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \\ $$$$\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\left[\:\mathrm{1}+\frac{\mathrm{2aD}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\right]\mathrm{x}+\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \\ $$$$=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\left[\:\mathrm{x}\:+\frac{\mathrm{2a}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\mathrm{Dx}\right]+\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \\ $$$$=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\left[\mathrm{x}+\frac{\mathrm{2a}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }\right]+\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \\ $$$$\:\mathrm{y}=\mathrm{CF}+\mathrm{PI} \\ $$$$\:\mathrm{y}=\:\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \left(\mathrm{C}_{\mathrm{1}} \mathrm{cosx}+\mathrm{C}_{\mathrm{2}} \mathrm{sinx}\right)+\:\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{2a}}{\left(\mathrm{1}+\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} }+\mathrm{e}^{\mathrm{ax}} \://. \\ $$ | ||
Commented by mathmax by abdo last updated on 28/Apr/20 | ||
$${thank}\:{you}\:{sir}. \\ $$ | ||
Commented by niroj last updated on 03/May/20 | ||