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Solution to specific second-order differential equations, The Cauchy or Euler equation

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Except for a large peak at t = 0, the signal is mostly noise. A smaller vertical scale (-0.5 to 0.5) shows the signal as follows: Solution to specific second-order differential equations In this section we present and solve specific types of ordinary differential equations whose solutions are defined in terms of some classical functions, e.g., Bessel's functions, Hermite polynomials, etc. Examples are presented in RPN mode. The Cauchy or Euler equation An equation of the form x2⋅(d2y/dx2) + a⋅x⋅ (dy/dx) + b⋅y = 0, where a and b are real constants, is known as the Cauchy or Euler equation. A solution to the Cauchy equation can be found by assuming that y(x) = xn. Type the equation as: 'x^2*d1d1y(x)+a*x*d1y(x)+b*y(x)=0' ` Then, type and substitute the suggested solution: 'y(x) = x^n' ` @SUBST The result is: 'x^2*(n*(x^(n-1-1)*(n-1)))+a*x*(n*x^(n-1))+b*x^n =0, which simplifies to 'n*(n-1)*x^n+a*n*x^n+b*x^n = 0'. Dividing by x^n, results in an auxiliary algebraic equation: 'n*(n-1)+a*n+b = 0', or. n2 + (a −1) ⋅ n + b = 0 . • If the equation has two different roots, say n1 and n2, then the general solution of this equation is y(x) = K1⋅x n 1 + K2⋅x n2. • If b = (1-a)2/4, then the equation has a double root n1 = n2 = n = (1-a)/2, and the solution turns out to be y(x) = (K1 + K2⋅ln x)xn. Page 16-53

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Except for a large peak at t = 0, the signal is mostly noise.
A smaller vertical
scale (-0.5 to 0.5) shows the signal as follows:
Solution to specific second-order differential equations
In this section we present and solve specific types of ordinary differential
equations whose solutions are defined in terms of some classical functions,
e.g., Bessel’s functions, Hermite polynomials, etc.
Examples are presented in
RPN mode.
The Cauchy or Euler equation
An equation of the form
x
2
(d
2
y/dx
2
) + a
x
(dy/dx) + b
y = 0, where a and b
are real constants, is known as the Cauchy or Euler equation.
A solution to
the Cauchy equation can be found by assuming that y(x) = x
n
.
Type the equation as: ‘x^2*d1d1y(x)+a*x*d1y(x)+b*y(x)=0’
`
Then, type and substitute the suggested solution: ‘y(x) = x^n’
`
@SUBST
The result is:
‘x^2*(n*(x^(n-1-1)*(n-1)))+a*x*(n*x^(n-1))+b*x^n =0, which
simplifies to
‘n*(n-1)*x^n+a*n*x^n+b*x^n = 0’.
Dividing by x^n, results in
an auxiliary algebraic equation:
‘n*(n-1)+a*n+b = 0’, or.
0
)
1
(
2
=
+
+
b
n
a
n
.
If the equation has two different roots, say n
1
and n
2
, then the general
solution of this equation is
y(x) = K
1
x
n
1
+ K
2
x
n
2
.
If
b = (1-a)
2
/4, then the equation has a double root n
1
= n
2
= n =
(1-a)/2, and the solution turns out to be
y(x)
= (K
1
+ K
2
ln x)x
n
.