Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

DE coefficients, eliminations and decomp - Solutions

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
30
Cijfer
A+
Geüpload op
13-07-2026
Geschreven in
2025/2026

Differential Equations: Answers - Method of coefficients - Method of eliminations - Method of decomposition - Step by step - Easy to understand solutions

Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Question 1
Solve
𝑥 ′ = 3𝑥 − 𝑦 + 𝑡,
{
𝑦 ′ = 2𝑥 + 𝑦.

Step 1: Write the system in matrix form
Let
𝑥
𝑋 = [𝑦].

Then
3 −1 𝑡
𝑋′ = [ ] 𝑋 + [ ].
2 1 0

Hence
𝑋 ′ = 𝐴𝑋 + 𝐹(𝑡),

where
3 −1 𝑡
𝐴=[ ] , 𝐹(𝑡) = [ ].
2 1 0


Step 2: Solve the homogeneous system
Solve
𝑋ℎ′ = 𝐴𝑋ℎ .

Find the characteristic equation.
det(𝐴 − 𝜆𝐼) = 0
∣∣3 − 𝜆 −1 ∣
∣=0
∣ 2 1 − 𝜆∣
(3 − 𝜆)(1 − 𝜆) + 2 = 0
𝜆2 − 4𝜆 + 5 = 0
𝜆 =2±𝑖

Therefore
1 1
𝑋ℎ = 𝑒 2𝑡 [𝐶1 [ ] cos 𝑡 + 𝐶2 [ ] sin 𝑡].
1 1

(Any equivalent eigenvector form earns full marks.)

Step 3: Assume a particular solution
Since
𝑡
𝐹(𝑡) = [ ],
0

choose
𝑎𝑡 + 𝑏
𝑋𝑝 = [ ].
𝑐𝑡 + 𝑑

Then

, 𝑎
𝑋𝑝′ = [ ].
𝑐


Step 4: Substitute into
𝑋𝑝′ = 𝐴𝑋𝑝 + 𝐹(𝑡).

Compute
3 −1 𝑎𝑡 + 𝑏 (3𝑎 − 𝑐)𝑡 + (3𝑏 − 𝑑)
𝐴𝑋𝑝 = [ ][ ]=[ ].
2 1 𝑐𝑡 + 𝑑 (2𝑎 + 𝑐)𝑡 + (2𝑏 + 𝑑)

Therefore
𝑎 (3𝑎 − 𝑐 + 1)𝑡 + (3𝑏 − 𝑑)
[ ]=[ ].
𝑐 (2𝑎 + 𝑐)𝑡 + (2𝑏 + 𝑑)


Step 5: Compare coefficients
Coefficient of 𝑡:
3𝑎 − 𝑐 + 1 = 0
2𝑎 + 𝑐 = 0

Constant terms:
3𝑏 − 𝑑 = 𝑎
2𝑏 + 𝑑 = 𝑐

Solve:
1 2
𝑎=− , 𝑐= ,
5 5
1 13
𝑏=− , 𝑑= .
25 25

Hence
1 1
− 𝑡−
𝑋𝑝 = [ 5 25].
2 13
𝑡+
5 25


Step 6: General solution
𝑋(𝑡) = 𝑋ℎ + 𝑋𝑝

or
1 1
𝑥 − 𝑡 −
[𝑦] = 𝑒 2𝑡 [𝐶1 𝑉1 + 𝐶2 𝑉2 ] + [ 5 25] ,
2 13
𝑡+
5 25

, where 𝑉1and 𝑉2are the eigenvector combinations corresponding to the eigenvalues 2 ±
𝑖.

Question 2
Solve
𝑥 ′ = 𝑥 + 2𝑦 + 𝑒 2𝑡 ,
{
𝑦 ′ = 4𝑦.


Step 1: Matrix form
𝑥
𝑋 = [𝑦],
1 2 2𝑡
𝑋′ = [ ] 𝑋 + [𝑒 ].
0 4 0


Step 2: Homogeneous solution
Characteristic equation
∣∣1 − 𝜆 2 ∣
∣=0
∣ 0 4 − 𝜆∣

gives
𝜆1 = 1, 𝜆2 = 4.

Hence
2
1𝑡 4𝑡
𝑋ℎ = 𝐶1 𝑒 [ ] + 𝐶2 𝑒 [3].
0
1


Step 3: Assume
Since the forcing is 𝑒 2𝑡 ,
𝑎
𝑋𝑝 = 𝑒 2𝑡 [ ].
𝑏

Differentiate:
𝑎
𝑋𝑝′ = 2𝑒 2𝑡 [ ].
𝑏

Substitute into
𝑋 ′ = 𝐴𝑋 + 𝐹(𝑡)

to obtain
𝑎 1 2 𝑎 1
2[ ] = [ ] [ ] + [ ].
𝑏 0 4 𝑏 0

This gives
𝑎 = 1, 𝑏 = 0.

Thus

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
13 juli 2026
Aantal pagina's
30
Geschreven in
2025/2026
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$3.06
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kan je een ander document kiezen. Je kan het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
ktspies

Ook beschikbaar in voordeelbundel

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
ktspies UNISA
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
-
Lid sinds
4 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
14
Laatst verkocht
-

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via Bancontact, iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo eenvoudig kan het zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen