¿Cuál es la ecuación diferencial de (D ^ 3 + a ^ 2D) y = sinax?

Ecuación homogénea:

  1. Polinomio característico de la ecuación homogénea: [matemática] \ lambda ^ 3 + a ^ 2 \ lambda = 0 \ Rightarrow \ lambda_1 = 0, \ lambda_ {2,3} = \ pm ai [/ math]
  2. La solución general para la ecuación homogénea [matemática] y = C_1 + C_2 \ cos (ax) + C_3 \ sin (ax) [/ matemática]

Una solución particular de la ecuación base: como la parte derecha corresponde con [math] \ lambda = \ pm ai [/ math] se produce la resonancia y encontramos nuestra solución como [math] y_p = x (\ alpha_1 \ cos (ax) + \ alpha_2 \ sin (ax)) = x \ cdot u (x) [/ math]

[matemática] Dy_p = \ alpha_1 \ cos (ax) + \ alpha_2 \ sin (ax) + x (-a \ alpha_1 \ sin (ax) + a \ alpha_2 \ cos (ax)) [/ matemática]

[matemáticas] D ^ 3y_p = D ^ 3 (xu) = (D ^ 3x) u + 3 (D ^ 2x) (Du) +3 (Dx) (D ^ 2u) + xD ^ 3u = 0 + 0 + 3 (-a ^ 2 \ alpha_1 \ cos (ax) -a ^ 2 \ alpha_2 \ sin (ax)) + x (-a ^ 3 \ alpha_2 \ cos (ax) + a ^ 3 \ alpha_1 \ sin (ax)) [/matemáticas]

[matemáticas] (D ^ 3 + a ^ 2D) y_p = a ^ 2 (-2 \ alpha_1 \ cos (ax) -2 \ alpha_2 \ sin (ax)) = \ sin (ax) [/ math]

Por lo tanto, [math] \ alpha_1 = 0, \ alpha_2 = – \ frac {1} {2a ^ 2} [/ math]

Así, finalmente [matemáticas] y = – \ frac {x \ sin (ax)} {2a ^ 2} + C_1 + C_2 \ cos (ax) + C_3 \ sin (ax) [/ math]