1. **Nyatakan masalah:** Selesaikan persamaan pembezaan linear tak seragam
$$3y'' + 7y' + 2y = (x+1)e^{-2x}$$
2. **Normalisasi persamaan:** Bahagikan dengan 3 supaya bentuk standard
$$y'' + \frac{7}{3}y' + \frac{2}{3}y = \frac{x+1}{3} e^{-2x}$$
Fungsi bukan homogen ialah
$$f(x) = \frac{x+1}{3} e^{-2x}$$
3. **Cari penyelesaian setara ($y_c$):** Selesaikan persamaan homogen
$$3m^2 + 7m + 2 = 0$$
Faktor dan cari akar
$$m_1 = -\frac{1}{3}, \quad m_2 = -2$$
Jadi
$$y_c = A e^{-\frac{1}{3}x} + B e^{-2x}$$
4. **Hitung Wronskian ($W$):**
$$y_1 = e^{-\frac{1}{3}x}, \quad y_2 = e^{-2x}$$
$$y_1' = -\frac{1}{3} e^{-\frac{1}{3}x}, \quad y_2' = -2 e^{-2x}$$
$$W = y_1 y_2' - y_2 y_1' = -2 e^{-\frac{7}{3}x} + \frac{1}{3} e^{-\frac{7}{3}x} = -\frac{5}{3} e^{-\frac{7}{3}x}$$
5. **Cari $u_1'$ dan $u_2'$:**
$$u_1' = -\frac{y_2 f(x)}{W} = \frac{1}{5} (x+1) e^{-\frac{5}{3}x}$$
$$u_2' = \frac{y_1 f(x)}{W} = -\frac{1}{5} (x+1)$$
6. **Integrasi untuk $u_1$ dan $u_2$:**
$$u_2 = \int -\frac{1}{5} (x+1) dx = -\frac{x^2}{10} - \frac{x}{5}$$
Untuk $u_1$, gunakan integrasi bahagian:
$$u_1 = \int \frac{1}{5} (x+1) e^{-\frac{5}{3}x} dx = \frac{e^{-\frac{5}{3}x}}{125} (-15x - 24)$$
7. **Cari penyelesaian khusus $y_p$:**
$$y_p = u_1 y_1 + u_2 y_2 = e^{-2x} \left(-\frac{x^2}{10} - \frac{8}{25}x - \frac{24}{125}\right)$$
8. **Semakan dan kesimpulan:** Kaedah Pekali Tak Tentu menghasilkan
$$y_p = e^{-2x} \left(-\frac{x^2}{10} - \frac{8}{25}x\right)$$
Lebih mudah dan konsisten dengan penyelesaian akhir.
9. **Penyelesaian umum:**
$$y = A e^{-\frac{1}{3}x} + \left(B - \frac{1}{10}x^2 - \frac{8}{25}x\right) e^{-2x}$$
Ini adalah penyelesaian lengkap persamaan pembezaan yang diberikan menggunakan kaedah variasi parameter dan pekali tak tentu.
Variation Parameters 1Eb815
Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.