Question 3: Linear Homogeneous Equations

If the two solutions to a linear second-order homogeneous equation are − 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) and − 2 ⁢ sin ⁡ ( 4 ⁢ t ) , find the Wronskian matrix W ⁡ ( t ) .

[1] [0]

( − 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) − 2 ⁢ sin ⁡ ( 4 ⁢ t ) 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ sin ⁡ ( t ) + 20 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) − 8 ⁢ cos ⁡ ( 4 ⁢ t ) )

Step 1 of 3

For a linear second-order homogeneous equation, the Wronskian matrix is:

W ⁡ ( t ) = ( f 1 ⁡ ( t ) f 2 ⁡ ( t ) … f n ⁡ ( t ) f 1 ′ ⁡ ( t ) f 2 ′ ⁡ ( t ) … f n ′ ⁡ ( t ) ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ f 1 n − 1 ⁡ ( t ) f 2 n − 1 ⁡ ( t ) … f n n − 1 ⁡ ( t ) )

where f 1 ⁡ ( t ) , f 2 ⁡ ( t ) , ..., f n ⁡ ( t ) are solutions to the linear second-order homogeneous equation.

Step 2 of 3

Therefore, the Wronskian matrix for the linear second-order homogeneous equation with solutions − 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) and − 2 ⁢ sin ⁡ ( 4 ⁢ t ) is:

W ⁡ ( t ) = ( − 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) − 2 ⁢ sin ⁡ ( 4 ⁢ t ) d d⁢t ⁡ − 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) d d⁢t ⁡ − 2 ⁢ sin ⁡ ( 4 ⁢ t ) )

Step 3 of 3

After computing the derivatives, we have:

( − 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) − 2 ⁢ sin ⁡ ( 4 ⁢ t ) 20 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) + 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ sin ⁡ ( t ) − 8 ⁢ cos ⁡ ( 4 ⁢ t ) )

Since we can also assume f 1 ⁡ ( t ) = − 2 ⁢ sin ⁡ ( 4 ⁢ t ) and f 2 ⁡ ( t ) = − 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) , the answer could also be:

( − 2 ⁢ sin ⁡ ( 4 ⁢ t ) − 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) − 8 ⁢ cos ⁡ ( 4 ⁢ t ) 4 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ sin ⁡ ( t ) + 20 ⁢ ⅇ − 5 ⁢ t ⁢ cos ⁡ ( t ) )