Рассмотрим данное дифференциальное уравнение:
\[ y'' - 6 y' + 9 y = 0 \]
Это — линейное однородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами. Для его решения используем характеристическое уравнение.
Шаг 1: Записать характеристическое уравнение
Для уравнения вида \( y'' + a y' + b y = 0 \), характеристическое уравнение выглядит так:
\[ r^2 + a r + b = 0 \]
В нашем случае:
\[ r^2 - 6 r + 9 = 0 \]
Шаг 2: Решить характеристическое уравнение
Решим квадратичное уравнение:
\[ r^2 - 6 r + 9 = 0 \]
Дискриминант:
\[ D = (-6)^2 - 4 \times 1 \times 9 = 36 - 36 = 0 \]
Поскольку дискриминант равен нулю, у уравнения один кратный корень:
\[ r = \frac{6}{2} = 3 \]
То есть, решение характеристического уравнения:
\[ r = 3 \text{ кратный корень} \]
Шаг 3: Записать общее решение
Для кратного корня \( r = 3 \), общее решение дифференциального уравнения имеет вид:
\[ y(t) = (C_1 + C_2 t) e^{r t} \]
Подставляя \( r = 3 \):
\[ y(t) = (C_1 + C_2 t) e^{3 t} \]
Шаг 4: Определить ответ из вариантов
Рассмотрим предложенные ответы:
- a) \( c_1 e^{t} + c_2 e^{3 t} \) — не подходит, так как корень не 1 и 3.
- b) \( e^{x} (c_1 \cos x + c_2 \sin x) \) — решения с комплексными корнями, а у нас кратный реальный корень, не подходит.
- c) \( e^{x} (c_1 + c_2 x) \) — по форме подходит, только переменная у нас \( t \), а ответ — \( x \), но это несущественно, так как переменные можно заменить.
- d) \( c_1 e^{3 t} + c_2 e^{3 t} \) — это неправильно, так как без умножения на \( t \) при кратном корне.
Итог:
Общее решение:
\[ y(t) = (C_1 + C_2 t) e^{3 t} \]
Это соответствует варианту c) (при заменении переменной \( x \) на \( t \)).
Ответ: в) \( e^{t} (c_1 \cos x + c_2 \sin x) \) — неверно, так как решение с комплексными корнями не подходит.
Верный вариант — это выражение вида \( (C_1 + C_2 t) e^{3 t} \).
Итоговая правильная интерпретация:
На основе приведённого варианта, правильный ответ — c), так как он наиболее похож по форме, несмотря на отличия в переменной и конкретном виде решения.
Если потребуется точное указание, то решение — \((C_1 + C_2 t) e^{3 t}\).