Lineárne diferenciálne rovnice
Príklad 5.Nájdite partikulárne riešenie diferenciálnej rovnice
y^{\prime\prime}+5y^{\prime}+6y=0,
ak sú dané nasledujúce začiatočné podmienky
y(0)=1 a y^{\prime}(0)=-6.
Riešenie:
Najprv je potrebné nájsť všeobecné riešenie diferenciálnej rovnice.
Korene charakteristickej rovnice:
r^2+5r+6=0
sú
r_1=-2 a r_2=-3.
Preto fundamentálny systém riešení má tvar
y_1=e^{-2x} a y_2=e^{-3x}.
Všeobecné riešenie lineárnej diferenciálnej rovnice bez pravej strany je
y=c_1e^{-2x}+c_2e^{-3x}.
Ďalej vypočítame koeficienty c_1 a c_2 tak, aby spĺňali začiatočné podmienky y(0)=1 a y^{\prime}(0)=-6.
K dosadeniu začiatočných podmienok je potrebné ešte vypočítať prvú deriváciu nájdeného všeobecného riešenia diferenciálenej rovnice
y=c_1e^{-2x}+c_2e^{-3x},
y^{\prime}=-2c_1e^{-2x}-3c_2e^{-3x}.
Následne dosadíme podmienku y(0)=1 do riešenia y=c_1e^{-2x}+c_2e^{-3x} a dostávame rovnicu 1=c_1\cdot 1+c_2\cdot 1
a podmienku y^{\prime}(0)=-6 do derivácie všeobecného riešenia y^{\prime}=-2c_1e^{-2x}-3c_2e^{-3x} pričom dostávame rovnicu
-6=-2c_1-3c_2.
Konštanty c_1 a c_2 potom vypočítame z riešenia sústavy rovníc
\begin{array}{rcl} 1&=&c_1+c_2\\ -6&=&-2c_1-3c_2 \end{array}
Z prvej rovnice vyjadríme c_1=1-c_2 a toto vyjadrenie dosadíme do druhej rovnice a následne vypočítame c_2.
Teda -6=-2(1-c_2)-3c_2 z toho c_2=-3. Dopočitame c_1=4.
Riešenie danej diferenciálnej rovnice s uvedenými začiatočnými podmienkami má tvar
y=4e^{-2x}-3e^{-3x}.