忘却の微分方程式(141) 反復練習104、続、定数係数高階同次線形微分方程式、Maxima

Joseph Halfmoon

頼り切ってきたode2関数が前回より使えなくなり、どうなることかと思いましたが、何とか乗り切った?感じです。今回は前回の続きの例題を解いて(実際に解くのはMaxima様ですが)みます。まあ、一度「型」がきまってしまえば以下同文と。何時のまにか3階どころか4階の方程式も解けるようになっていたっと。

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※数学のお勉強のための以下の教科書の例題をMaximaの練習に使わせていただいております。ただし御本家『培風館』様のホームページで検索してみるも掲載されていないようです。絶版? そのため以下のリンクは『Amazon』の通販ページであります。ご注意を。

明解 微分方程式 改訂版 長崎・中村・横山共著 培風館

※MaximaおよびそのGUIであるwxMaximaの以下バージョンを使用させていただいております。

    • Maxima 5.46.0(x86_64-w64-mingw32)
    • wxMaxima 22.04.0
例題2

前回につづき、desolve()関数(内部でラプラス変換しているらしいです)で一般解を求めたいとおもいます。微分方程式は三階です。とりあえずatvalue()関数で、初期値に定数を当てはめておきます。K0、K1、K2っと。Ex2_0EC

これをdesolveすれば上記のように微分方程式の解がもとまりますが、ちょっと煩雑なので、上の赤丸のように係数をまとめてC1、C2、C3などとしたいと思います。Ex2_1

上記黄色のマーカーが、教科書的に整理?したお答えです。C1、C2、C3を定義するときにわざわざcoeffつかってK0、K1、K2と橋渡ししたので、ev()関数に黄色のマーカの解を渡せば元の形に戻すことも可能。

例題3

続く例題は4階です。でもやり方は一緒。Ex3_0EC

求まった解の各係数をC1、C2、C3、C4なる定数でまとめたいと思います。今回はわざわざKxとの変換など考えず、単純に人手で書き変えるだけ。Ex3_1

最後にちょいと ratsimp()関数で形を整えれば教科書的な形になりました。

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