2階非斉次微分方程式を、ラプラス変換で解く。

例)
\frac{d^{2}y(x)}{dx^{2}}-a^2y(x)=-b


両辺ラプラス変換
\frac{d^{2}\bar{y}(s)}{ds^{2}}-a^{2}\bar{y}(s)=-\frac{b}{s}


微分定理から、

s^{2}\bar{y}(s)-sy(0)-y'(0)-a^{2}\bar{y}(s)=-\frac{b}{s}
(s^{2}-a^{2})\bar{y}(s)=sy(0)+y'(0)-\frac{b}{s}
\bar{y}(s)=\frac{s^{2}y(0)+sy'(0)-b}{s(s+a)(s-a)}

微分定理
\bar{f}''(s)=s^{2}\bar{f}(s)-sf(0)-f'(0)


書き方の流儀によっては
{\cal L}(f''(t))=s^{2}{\cal L}(f(t))-sf(0)-f'(0)


ここで、
\begin{eqnarray}\vspace{25}  \frac{A}{s}+\frac{B}{s+a}+\frac{C}{s-a} &=& \frac{  A(s+a)(s-a)+Bs(s-a)+Cs(s+a)}{s(s+a)(s-a)}   \\   &=&  \frac{(A+B+C)s^{2}+a(C-B)s-a^{2}A}{s(s+a)(s-a)}   \end{eqnarray}

だから、
\begin{eqnarray}\vspace{25}  \bar{y}(s) &=&  \frac{s^{2}y(0)+sy'(0)-b}{s(s+a)(s-a)} \\     &=&  \frac{A}{s}+\frac{B}{s+a}+\frac{C}{s-a}  \end{eqnarray}

ここで
\left\{  A+B+C=y(0) \\ a(C-B)=y'(0) \\ a^{2}A= b


ラプラス変換
\begin{eqnarray}  y(x) &=&  A+B exp{-ax}+ C exp{ax}  \\  &=&  \frac{b}{a^{2}} + B exp{-ax} + C exp{ax}  \end{eqnarray}

B,Cは定数。境界条件によって決定する。)

(以上)