Processing math: 100%

Wednesday, November 08, 2017

Cara Mengerjakan Persamaan Diferensial Berbentuk (ax + by + c)dx + (px + qy + r)dy = 0

Persamaan ini merupakan persamaan linear, tetapi tidak homogen. Perhatikan bentuk persamaan diferensial di bawah ini:

(ax+by+c)dx+(px+qy+r)dy=0

dimana a, b, c, p, q, dan r merupakan suatu konstanta.
Ada 4 kemungkinan yang dapat terjadi:

Kondisi 1:
Jika c = 0 dan r = 0 maka PD menjadi (ax+b)dx+(px+q)dy=0

Kondisi 2 :
Jika c \neq 0 ; r \neq 0 dan determinan \begin{vmatrix}a &b \\ p &q \end{vmatrix}\neq 0, maka untuk mencari SU pada PD tersebut yaitu dengan cara memisalkan variabel baru u dan v sebagai berikut.
Misal u=ax+by+c dan v=px+qy+r, PD di atas berubah menjadi udx+vdy=0, kemudian u dan v didefinisikan sebagai berikut.
du=adx+bdy.....(i)
dv=pdx+qdy.....(ii)
Dari (i) dan (ii) dapat dicari dx dan dy, lalu substitusikan ke dalam PD + vdy = 0 sebagai berikut:
dx=\frac{\begin{vmatrix}du &b \\ dv &q \end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}a &b \\ p &q \end{vmatrix}}=\frac{qdu-bdv}{(aq-bp)}
dy=\frac{\begin{vmatrix}a &du \\ p &qdv\end{vmatrix}}{\begin{vmatrix}a &b \\ p &q \end{vmatrix}}=\frac{adv-pdu}{(aq-bp)}

Sehingga didapat PD udx + vdy = 0 berubah menjadi:

u\left ( \frac{qdu-bdv}{aq-bp} \right )+v\left ( \frac{adv-pdu}{aq-bp} \right )=0   kalikan (aq-bp)
u(qdu-bdv)+v(adv-pdu)=0
(uq-vp)du+(av-bu)dv=0 merupakan PDH, karena merupakan PDH maka untuk mencari SU yaitu dengan cara memisalkan variabel baru z=\frac{v}{u}\rightarrow v=uz \rightarrow dv=zdu+udz
Lalu integralkan kedua ruas, hasilnya substitusi =\frac{v}{u}, kemudian substitusi u=ax+by+c dan v=px+qy+r sehingga didapat SU dalam variabel (x,y,c) = 0

Kondisi 3: 
Jika c \neq 0 ; r \neq 0 dan determinan \begin{vmatrix}a &b \\ p &q \end{vmatrix}\neq 0, dan \frac{a}{p}\neq \frac{c}{r} maka untuk mencari SU dar PD tersebut yaitu dengan cara memisalkan \frac{a}{p}=\frac{b}{q}=m, maka a=mp dan b=mq, sehingga apabila disubstitusikan pada persamaan awal menjadi:
(ax+by+c)dx+(px+qy+r)dy=0
(ax+by)dx+c dx+(px+qy+r)dy=0
(mpx+mqy)dx+c dx+(px+qy+r)dy=0
m(px+qy)dx+ c dx+(px+qy+r)dy=0....(i)
ambil u=px+qy
du=pdx+qdy
dx=\frac{du-qdy}{p}
atau dy=\frac{du-pdx}{q}
Substitusikan dx dan dy ke persamaan (i) diperoleh:
mu\left (\frac{du-qdy}{p}  \right )+c\left (\frac{du-qdy}{p}\right )++r)dy=0
mu(du-qdy)+c(du-qdy)+p(u+r)dy=0
mu du-q mu dy+cdu-qcdy+pudy+prdy=0
(mu+c)du+(pu+pr-qmu-qc)dy=0
(mu+c)du+[(p-qmu)u+(pr-qc)]dy=0

PD terakhir ini adalah bentuk PD yang peubahnnya dapat dipisah. Selanjutnya diintegralkan.

Kondisi 4:
Jika \frac{a}{p}=\frac{b}{q}=\frac{c}{r}=m, maka PD berubah menjadi mdx+dy=0, selanjutnya integralkan.




Artikel Terkait

No comments:

Post a Comment