Upload
fandy-a-n-febryanto
View
1.006
Download
216
Embed Size (px)
Citation preview
Institut Teknologi Sepuluh
Nopember - Surabaya
MATEMATIKA REKAYASA II
Seri: PENYELESAIAN PD
METODE FROBENIUS
Desain: Aulia Siti Aisjah
Pengantar
Pengantar
Materi
Contoh
Soal
Ringkasan
Latihan
Asesmen
Persamaan Diferensial Linear
Koefisien tidak konstan
0)(
')(
'' ym
tky
m
tcy
KlasifikasiPersamaan Diferensial
Deferensial
Biasa
(Xi, i=1)
Turunan Pertama
Linear
(derajat=1)
y’+p(x)y=r(x)
Homogeneous
r(x)=0
Non Homogeneous
r(x) 0
Non Linear
(derajat>1)
y’+p(x)y=g(x)ya
Turunan Kedua
y’’+p(x)y’+q(x)y=0
p,q (constant)
Turunan ke-n
Parsial
(Xi, i>1)
Pengantar
Materi
Contoh
Soal
Ringkasan
Latihan
Asesmen
Power Series (Deret Pangkat)
Latihan :
2
21
0
0 xaxaaxaym
m
m
2
32
1
1
1 32' xaxaaxmaym
m
m
2
432
2
2 3.42.32)1('' xaxaaxammym
m
m
…
Materi
Pengantar
Materi
Contoh
Soal
Ringkasan
Latihan
Asesmen
Frobenius Method
Kelebihan metoda ini adalah aplikasinya
yang lebih umum, dimana Metoda
Deret Pangkat tidak bisa lakukan
Materi
Pengantar
Materi
Contoh
Soal
Ringkasan
Latihan
Asesmen
Metode Frobenius
• TEOREMA 1:
Untuk semua jenis persamaan differensial yang memenuhipersamaan:
(1)
mempunyai sekurang-kurangnya satu solusi yang dapat diwakilioleh:
(2)
dimana pangkat adalah bilangan riil atau kompleks yang dipilihsehingga
0)(
')(
''2
yx
xcy
x
xby
)()( 2
21
0
0
xaxaaxxaxxym
rm
m
r
00 a
Pengantar
Materi
Contoh
Soal
Ringkasan
Latihan
Asesmen
• Contoh (A) :
• Selesaikan 4xy”+2y’ +y= 0
Pers. Indicial
4r(r1)+2r=0 r(2r1) =0 r =0 or r=1/2 (Kasus 1)
0
1)('m
rm
m xarmy
0
2)1)(("m
rm
m xarmrmy
00
1
0
2 0)(2)1)((4m
rm
m
m
rm
m
m
rm
m xaxarmxarmrmx
00
1
0
1 0)(2)1)((4m
rm
m
m
rm
m
m
rm
m xaxarmxarmrm
Pengantar
Materi
Contoh
Soal
Ringkasan
Latihan
Asesmen
(saat r=0)
[4(s+1)s+2(s+1)]as+1 + as=0 recurrence
a1= a0/2! ; a2= a1/12=a0/4! ; a3= a2/30= a0/6! …
a0=1
00
1
0
1 02)1(4m
m
m
m
m
m
m
m
m xaxamxamm
00
1
0
1 0)1(2)1(4s
s
s
s
s
s
s
s
s xaxasxsas
ss ass
a)1)(24(
11
xxxxxa
xa
xa
axy cos...!6
1
!4
1
!2
11...)
!6!4!2( 3230200
0
0
1
Pengantar
Materi
Contoh
Soal
Ringkasan
Latihan
Asesmen
(saat r=1/2)
[4(s+1)s+2(s+1)]as+1 + as=0 recurrence
a1= a0/3! (s=1/2); a2= a1/20=a0/5! (s=3/2); a3= a2/42=a0/7!(s=5/2); …
a0=1
0
2/1
0
2/1
0
2/1 0)2
1(2)
2
1)(
2
1(4
m
m
m
m
m
m
m
m
m xaxamxamm
0
2/1
0
2/1
0
2/1 0)1(2)1(4m
s
s
m
s
s
m
s
s xaxasxsas
2/12/1)1)(24(
1
ss a
ssa
xxxxxxa
xa
xa
axy sin...!7
1
!5
1
!3
1...)
!7!5!3( 2/72/52/32/130200
0
2/1
2
Frobenius Method. Basis of Solutions.
Three Cases(2)
THEOREM 2
Case 2. Double Root r1 = r2 = r. A basis is
(7)
(of the same general form as before) and
(8)
12
• Contoh (B) : Selesaikan:
• (x2x)y”+(3x1)y’ +y= 0
Dengan metode Frobenius
r(r1)r=0 r2=0 r = 0 (kasus 2.)
0
1)('m
rm
m xarmy
0
2)1)(("m
rm
m xarmrmy
00
1
0
22 0)()13()1)(()(m
rm
m
m
rm
m
m
rm
m xaxarmxxarmrmxx
0 0
1
0
)(3)1)(()1)((m
rm
m
m
rm
m
m
rm
m xarmxarmrmxarmrm
00
1 0)(m
rm
m
m
rm
m xaxarm
(saat r=0)
(s+1)2 as+1 + (s+1)2as=0 recurrence as+1 = as
a0= a1 = a2= a3 = a4= …
a0=1
03)1()1(00
1
0 0
1
0
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m xaxmaxamxammxamm
0)1(3)1()1(00
1
0 0
1
0
s
m
s
m
s
s
m
s
s
m
s
s
m
s
s xaxasxasxassxass
xxxxxaxaxaay
1
1...1...)( 323
0
2
0001
Metode Frobenius. Kasus ke 3
THEOREM 2
Case 3. akar berbeda - integer.
(9)
(sama dengan bentuk sebelumnya)
(10)
Akar – akar r1 – r2 > 0 dan k tidak sama 0