Let us solve y ′ ′ − 3 y ′ + 2 y = e 2 t , y ( 0 ) = 3 , y ′ ( 0 ) = 5 y''-3y'+2y=e^{2t},\ y(0)=3,\ y'(0)=5 y ′′ − 3 y ′ + 2 y = e 2 t , y ( 0 ) = 3 , y ′ ( 0 ) = 5 using laplace transform:
y → Y , y ′ → p Y − 3 , y ′ ′ → p 2 Y − 3 p − 5 , e 2 t → 1 p − 2 y\to Y,\ \ y'\to pY-3,\ \ y''\to p^2Y-3p-5,\ \ e^{2t}\to \frac{1}{p-2} y → Y , y ′ → p Y − 3 , y ′′ → p 2 Y − 3 p − 5 , e 2 t → p − 2 1
p 2 Y − 3 p − 5 − 3 p Y + 9 + 2 Y = 1 p − 2 p^2Y-3p-5-3pY+9+2Y=\frac{1}{p-2} p 2 Y − 3 p − 5 − 3 p Y + 9 + 2 Y = p − 2 1
Y ( p 2 − 3 p + 2 ) − 3 p + 4 = 1 p − 2 Y(p^2-3p+2)-3p+4=\frac{1}{p-2} Y ( p 2 − 3 p + 2 ) − 3 p + 4 = p − 2 1
Y ( p 2 − 3 p + 2 ) = 1 p − 2 + 3 p − 4 = 3 p 2 − 10 p + 9 p − 2 Y(p^2-3p+2)=\frac{1}{p-2}+3p-4=\frac{3p^2-10p+9}{p-2} Y ( p 2 − 3 p + 2 ) = p − 2 1 + 3 p − 4 = p − 2 3 p 2 − 10 p + 9
Y = 3 p 2 − 10 p + 9 ( p 2 − 3 p + 2 ) ( p − 2 ) = 3 p 2 − 10 p + 9 ( p − 1 ) ( p − 2 ) 2 Y=\frac{3p^2-10p+9}{(p^2-3p+2)(p-2)}=\frac{3p^2-10p+9}{(p-1)(p-2)^2} Y = ( p 2 − 3 p + 2 ) ( p − 2 ) 3 p 2 − 10 p + 9 = ( p − 1 ) ( p − 2 ) 2 3 p 2 − 10 p + 9
3 p 2 − 10 p + 9 ( p − 1 ) ( p − 2 ) 2 = A p − 1 + B p − 2 + C ( p − 2 ) 2 = A ( p − 2 ) 2 + B ( p − 1 ) ( p − 2 ) + C ( p − 1 ) ( p − 1 ) ( p − 2 ) 2 \frac{3p^2-10p+9}{(p-1)(p-2)^2}=\frac{A}{p-1}+\frac{B}{p-2}+\frac{C}{(p-2)^2}=\frac{A(p-2)^2+B(p-1)(p-2)+C(p-1)}{(p-1)(p-2)^2} ( p − 1 ) ( p − 2 ) 2 3 p 2 − 10 p + 9 = p − 1 A + p − 2 B + ( p − 2 ) 2 C = ( p − 1 ) ( p − 2 ) 2 A ( p − 2 ) 2 + B ( p − 1 ) ( p − 2 ) + C ( p − 1 )
3 p 2 − 10 p + 9 = A p 2 − 4 A p + 4 A + B p 2 − 3 B p + 2 B + C p − C 3p^2-10p+9=Ap^2-4Ap+4A+Bp^2-3Bp+2B+Cp-C 3 p 2 − 10 p + 9 = A p 2 − 4 A p + 4 A + B p 2 − 3 Bp + 2 B + Cp − C
3 p 2 − 10 p + 9 = ( A + B ) p 2 + ( − 4 A − 3 B + C ) p + 4 A + 2 B − C 3p^2-10p+9=(A+B)p^2+(-4A-3B+C)p+4A+2B-C 3 p 2 − 10 p + 9 = ( A + B ) p 2 + ( − 4 A − 3 B + C ) p + 4 A + 2 B − C
It follows that we have the following system:
{ A + B = 3 − 4 A − 3 B + C = − 10 4 A + 2 B − C = 9 \begin{cases}
A+B=3\\
-4A-3B+C=-10\\
4A+2B-C=9
\end{cases} ⎩ ⎨ ⎧ A + B = 3 − 4 A − 3 B + C = − 10 4 A + 2 B − C = 9
{ A = 2 B = 1 C = 1 \begin{cases}
A=2\\
B=1\\
C=1
\end{cases} ⎩ ⎨ ⎧ A = 2 B = 1 C = 1
Therefore, Y = 2 p − 1 + 1 p − 2 + 1 ( p − 2 ) 2 Y=\frac{2}{p-1}+\frac{1}{p-2}+\frac{1}{(p-2)^2} Y = p − 1 2 + p − 2 1 + ( p − 2 ) 2 1
Since 1 p − 1 → e t , 1 p − 2 → e 2 t , 1 ( p − 2 ) 2 → t e 2 t , \frac{1}{p-1}\to e^t,\ \ \frac{1}{p-2}\to e^{2t},\ \ \frac{1}{(p-2)^2}\to te^{2t}, p − 1 1 → e t , p − 2 1 → e 2 t , ( p − 2 ) 2 1 → t e 2 t , we conclude that the solution of the differential equation is the following:
y ( t ) = 2 e t + e 2 t + t e 2 t . y(t)=2e^t+e^{2t}+te^{2t}. y ( t ) = 2 e t + e 2 t + t e 2 t .
Comments