2019-05-07T08:22:49-04:00
solving this ODE by power series x^2y''+(4x-x^2)y'+(2-x)y=0
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2019-05-07T17:33:11-0400
y ( x ) = ∑ n = 0 ∞ a n x n y(x)=\sum_{n=0}^\infin a_nx^n y ( x ) = n = 0 ∑ ∞ a n x n
y ′ ( x ) = ∑ n = 1 ∞ n a n x n − 1 y'(x)=\sum_{n=1}^\infin na_nx^{n-1} y ′ ( x ) = n = 1 ∑ ∞ n a n x n − 1 y ′ ′ ( x ) = ∑ n = 2 ∞ n ( n − 1 ) a n x n − 2 y''(x)=\sum_{n=2}^\infin n(n-1)a_nx^{n-2} y ′′ ( x ) = n = 2 ∑ ∞ n ( n − 1 ) a n x n − 2
x 2 ∑ n = 2 ∞ n ( n − 1 ) a n x n − 2 + ( 4 x − x 2 ) ∑ n = 1 ∞ n a n x n − 1 + ( 2 − x ) ∑ n = 0 ∞ a n x n = 0 x^2\sum_{n=2}^\infin n(n-1)a_nx^{n-2}+(4x-x^2)\sum_{n=1}^\infin na_nx^{n-1}+(2-x)\sum_{n=0}^\infin a_nx^n=0 x 2 n = 2 ∑ ∞ n ( n − 1 ) a n x n − 2 + ( 4 x − x 2 ) n = 1 ∑ ∞ n a n x n − 1 + ( 2 − x ) n = 0 ∑ ∞ a n x n = 0
∑ n = 2 ∞ n ( n − 1 ) a n x n + ∑ n = 1 ∞ 4 n a n x n − ∑ n = 1 ∞ n a n x n + 1 + ∑ n = 0 ∞ 2 a n x n − ∑ n = 0 ∞ a n x n + 1 = 0 \sum_{n=2}^\infin n(n-1)a_nx^{n}+\sum_{n=1}^\infin 4na_nx^{n}-\sum_{n=1}^\infin na_nx^{n+1}+\sum_{n=0}^\infin 2a_nx^n-\sum_{n=0}^\infin a_nx^{n+1}=0 n = 2 ∑ ∞ n ( n − 1 ) a n x n + n = 1 ∑ ∞ 4 n a n x n − n = 1 ∑ ∞ n a n x n + 1 + n = 0 ∑ ∞ 2 a n x n − n = 0 ∑ ∞ a n x n + 1 = 0
∑ n = 2 ∞ n ( n − 1 ) a n x n + ∑ n = 1 ∞ 4 n a n x n − ∑ n = 2 ∞ ( n − 1 ) a n − 1 x n + ∑ n = 0 ∞ 2 a n x n − ∑ n = 1 ∞ a n − 1 x n = 0 \sum_{n=2}^\infin n(n-1)a_nx^{n}+\sum_{n=1}^\infin 4na_nx^{n}-\sum_{n=2}^\infin (n-1)a_{n-1}x^{n}+\sum_{n=0}^\infin 2a_nx^n-\sum_{n=1}^\infin a_{n-1}x^{n}=0 n = 2 ∑ ∞ n ( n − 1 ) a n x n + n = 1 ∑ ∞ 4 n a n x n − n = 2 ∑ ∞ ( n − 1 ) a n − 1 x n + n = 0 ∑ ∞ 2 a n x n − n = 1 ∑ ∞ a n − 1 x n = 0
2 a 0 + ∑ n = 1 ∞ [ n ( n − 1 ) a n + 4 n a n − ( n − 1 ) a n − 1 + 2 a n − a n − 1 ] x n = 0 2a_0+\sum_{n=1}^\infin [n(n-1)a_n+4na_n- (n-1)a_{n-1}+ 2a_n- a_{n-1}]x^{n}=0 2 a 0 + n = 1 ∑ ∞ [ n ( n − 1 ) a n + 4 n a n − ( n − 1 ) a n − 1 + 2 a n − a n − 1 ] x n = 0
n = 0 ; a 0 = 0 n=0 ; a_0=0 n = 0 ; a 0 = 0
a n = n a n − 1 / [ n ( n − 1 ) + 4 n + 2 ] a_n=na_{n-1}/[n(n-1)+4n+2] a n = n a n − 1 / [ n ( n − 1 ) + 4 n + 2 ]
y ( x ) = 0 y(x)=0 y ( x ) = 0
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