Question Number 125651 by Algoritm last updated on 12/Dec/20
Answered by Olaf last updated on 12/Dec/20
$$\begin{cases}{{y}_{\mathrm{1}} '\:=\:{y}_{\mathrm{1}} +\mathrm{4}{y}_{\mathrm{2}} \:\left(\mathrm{1}\right)}\\{{y}_{\mathrm{2}} '\:=\:−{y}_{\mathrm{1}} +{y}_{\mathrm{2}} +{e}^{\mathrm{3}{x}} \:\left(\mathrm{2}\right)}\end{cases} \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\::\:{y}_{\mathrm{1}} \:=\:{y}_{\mathrm{2}} −{y}_{\mathrm{2}} '+{e}^{\mathrm{3}{x}} \:\left(\mathrm{3}\right) \\ $$$$\Rightarrow\:{y}_{\mathrm{1}} '\:=\:{y}_{\mathrm{2}} '−{y}_{\mathrm{2}} ''+\mathrm{3}{e}^{\mathrm{3}{x}} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{1}\right)\:{y}_{\mathrm{2}} '−{y}_{\mathrm{2}} ''+\mathrm{3}{e}^{\mathrm{3}{x}} \:=\:{y}_{\mathrm{2}} −{y}_{\mathrm{2}} '+{e}^{\mathrm{3}{x}} +\mathrm{4}{y}_{\mathrm{2}} \\ $$$${y}_{\mathrm{2}} ''−\mathrm{2}{y}_{\mathrm{2}} '+\mathrm{5}{y}_{\mathrm{2}} \:=\:\mathrm{2}{e}^{\mathrm{3}{x}} \\ $$$$\left(\mathrm{E}_{\mathrm{H}} \right)\::\:{y}_{\mathrm{2H}} ''−\mathrm{2}{y}_{\mathrm{2H}} +\mathrm{5}{y}_{\mathrm{2H}} \:=\:\mathrm{0} \\ $$$${r}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{r}+\mathrm{5}\:=\:\mathrm{0} \\ $$$${r}\:=\:\frac{\mathrm{2}\pm\mathrm{4}{i}}{\mathrm{2}}\:=\:\mathrm{1}\pm\mathrm{2}{i} \\ $$$${y}_{\mathrm{2H}} \:=\:{e}^{{x}} \left(\mathrm{Acos2}{x}+\mathrm{Bsin2}{x}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{E}_{\mathrm{0}} \right)\::\:{y}_{\mathrm{2},\mathrm{0}} ''−\mathrm{2}{y}_{\mathrm{2},\mathrm{0}} +\mathrm{5}{y}_{\mathrm{2},\mathrm{0}} \:=\:{e}^{\mathrm{3}{x}} \\ $$$${y}_{\mathrm{2},\mathrm{0}} \:=\:\alpha{e}^{\mathrm{3}{x}} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{9}\alpha−\mathrm{2}×\mathrm{3}\alpha+\mathrm{5}\alpha\:=\:\mathrm{2} \\ $$$$\alpha\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}},\:{y}_{\mathrm{2},\mathrm{0}} \:=\:\frac{{e}^{\mathrm{3}{x}} }{\mathrm{4}} \\ $$$${y}_{\mathrm{2}} \:=\:{y}_{\mathrm{2H}} +{y}_{\mathrm{2},\mathrm{0}} \:=\:{e}^{{x}} \left(\mathrm{Acos2}{x}+\mathrm{Bsin2}{x}\right)+\frac{{e}^{\mathrm{3}{x}} }{\mathrm{4}} \\ $$$$\Rightarrow\:{y}_{\mathrm{2}} '\:=\:{e}^{{x}} \left[\left(\mathrm{A}+\mathrm{2B}\right)\mathrm{cos2}{x}+\left(\mathrm{B}−\mathrm{2A}\right)\mathrm{sin2}{x}\right]+\frac{\mathrm{3}{e}^{\mathrm{3}{x}} }{\mathrm{4}} \\ $$$$\left(\mathrm{3}\right)\::\:{y}_{\mathrm{1}} \:=\:−\mathrm{2}{e}^{{x}} \left(\mathrm{Bcos2}{x}−\mathrm{Asin2}{x}\right)−\frac{{e}^{\mathrm{3}{x}} }{\mathrm{2}} \\ $$