APLIKASI
Contoh 1:
Selesaikan persamaan diferensial homogen y” = 0 yang memenuhi syarat awal y (1) = 1 dan y’ (1) = 2.
Penyelesaian:
Untuk menyelesaikan persamaan diferensial diatas kita dapat langsung mengintegralkannya:
(1)
kemudian kita integralan lagi sehingga didapat :
(2)
dengan syarat awal y (1) = 1 dan y’ (1) = 2, maka kita subtitusikan ke persamaan (1) dan persamaan (2), diperoleh :
c1 + c2 = 1
c1 = 2
didapat matrik yang diperbesar sebagai berikut:
dengan menggunakan OBE kita dapat menemukan nilai c1 dan c2, sebagaimana berikut:
sehingga didapat c1 = 2 dan c2 = -1.
maka penyelesaian khusus (particular solution) dari persamaan diferensial diatas adalah
y = 2x -1
Contoh 2:
(a) Pecahkanlah
sistem
y’1 = -2y1 +
y2y’2 = 4y1 + y2
(b) Carilah
pemecahan yang memenuhi kondisi-kondisi awal y1(0) = 1, y2 (0)
= 6
Penyelesian:(a) Matrik koefisien untuk persamaan tersebut adalah
untuk mencari matrik P yang mendiagonalisasi A, maka kita cari vektor-vektor eigen dari A yang bebas linear.
maka polinom karakteristik dari A adalah
dan persamaan karakteristik dari A adalah
Nilai-nilai eigennya didapat dari = (l - 2) (l + 3) = 0, maka nilai-nilai eigennya adalah l = 2 dan l = -3.
menurut definisi,
adalah vektor eigen A yang bersesuaian dengan l, jika dan hanya jika x adalah pemecahan taktrivial dari (lI – A) = 0, yakni dari
Jika l = 2, maka
dengan OBE kita peroleh
diperoleh persamaan baru , misal x1 = t maka x2 = 4t.
sehingga
,
jadi,
adalah sebuah basis untuk ruang eigen yang bersesuaian dengan l = 2.
Jika l = -3, maka
dengan OBE kita peroleh
diperoleh persamaan baru , misal x1 = t maka x2 = -t.
sehingga
,
jadi,
adalah sebuah basis untuk ruang eigen yang bersesuaian dengan l = -3.
jadi,
mendiagonalisasi A, dan
untuk memecahkan U’ = DU, kita subtitusi Y = PU dan Y’ = PU’ , yaitu
didapat pemecahannya adalah
sehingga persamaan Y = PU menghasilkan Y sebagai pemecahan baru
atau
(b)
Jika kita mensubtitusikan kondisi-kondisi awal yang diberikan ke dalam
pemecahan umum (general solution) tersebut, kita dapatkan;
y1 (0) = 1, maka
c1 + c2 = 1y2(0) = 6, maka 4c1- c1= 6
dengan OBE, kita dapat ,mencari nilai c1 dan c2
dengan demikian c1 = dan c2 = , sehingga dengan kondisi-kondisi awal diberikan penyelesaian kuhususnya atau particular solution adalah
Contoh 3 :
Pecahkanlah persamaa diferensial y” – y’ – 6y = 0.
Penyelesaian:
Persamaan diferensial ini mempunyai persamaan karakteristik
l2 - l - 6 = 0
(l - 3) (l + 2) = 0
sehingga nilai karakteristiknya adalah l = 3 dan l = -2
jadi penyelesaian umumnya adalah
.
atau anda bisa dengan memisalkan y1 = y, dan y2 = y’ sehingga didapat sistem persamaan diferensial;
y’1 =
y2
y’2 =
6y1 + y2
0 komentar:
Posting Komentar