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2xy-1-4x-y-2x-1-y-y-




Question Number 196846 by mokys last updated on 01/Sep/23
2xy′′ + (1−4x)y′ + (2x−1)y = y
$$\mathrm{2}{xy}''\:+\:\left(\mathrm{1}−\mathrm{4}{x}\right){y}'\:+\:\left(\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right){y}\:=\:{y} \\ $$
Answered by witcher3 last updated on 04/Sep/23
2xy′′+(1−4x)y′+(2x−1)y=0  y(x)=e^x ..solution  y=ze^x   ⇒y′=(z+z′)e^x   y′′=(z′′+2z′+z)e^x   ⇔2x(z′′+2z′+z)+(1−4x)(z+z′)+(2x−1)z=0  2xz′′+(4x+1−4x)z′=0  2xz′′+z′=0  ((z′′)/(z′))=−(1/(2x))⇒z′=ln((1/( (√(∣x∣)))))+c  z′=(k/( (√(∣x∣))))⇒z=2k(√(∣x∣))+c=  y=ce^x +b(√(∣x∣))e^x
$$\mathrm{2xy}''+\left(\mathrm{1}−\mathrm{4x}\right)\mathrm{y}'+\left(\mathrm{2x}−\mathrm{1}\right)\mathrm{y}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{y}\left(\mathrm{x}\right)=\mathrm{e}^{\mathrm{x}} ..\mathrm{solution} \\ $$$$\mathrm{y}=\mathrm{ze}^{\mathrm{x}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{y}'=\left(\mathrm{z}+\mathrm{z}'\right)\mathrm{e}^{\mathrm{x}} \\ $$$$\mathrm{y}''=\left(\mathrm{z}''+\mathrm{2z}'+\mathrm{z}\right)\mathrm{e}^{\mathrm{x}} \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{2x}\left(\mathrm{z}''+\mathrm{2z}'+\mathrm{z}\right)+\left(\mathrm{1}−\mathrm{4x}\right)\left(\mathrm{z}+\mathrm{z}'\right)+\left(\mathrm{2x}−\mathrm{1}\right)\mathrm{z}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{2xz}''+\left(\mathrm{4x}+\mathrm{1}−\mathrm{4x}\right)\mathrm{z}'=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{2xz}''+\mathrm{z}'=\mathrm{0} \\ $$$$\frac{\mathrm{z}''}{\mathrm{z}'}=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2x}}\Rightarrow\mathrm{z}'=\mathrm{ln}\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mid\mathrm{x}\mid}}\right)+\mathrm{c} \\ $$$$\mathrm{z}'=\frac{\mathrm{k}}{\:\sqrt{\mid\mathrm{x}\mid}}\Rightarrow\mathrm{z}=\mathrm{2k}\sqrt{\mid\mathrm{x}\mid}+\mathrm{c}= \\ $$$$\mathrm{y}=\mathrm{ce}^{\mathrm{x}} +\mathrm{b}\sqrt{\mid\mathrm{x}\mid}\mathrm{e}^{\mathrm{x}} \\ $$$$ \\ $$

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