Matematik

andenordens differentialligning

13. december 2012 af annekath93 (Slettet) - Niveau: A-niveau

Hej, jeg er igang med min SRP, som er en opgave der skrives i gymnasiet på 3. årgang.

jeg skal gennemgå teorien for løsning af andenordens differentialligning på formen y''+k*y=0 og y''+a*y'+b*y=0

og så skal jeg bevis nogle at de vigtigste sætninger.

 

jeg er i tvivl om hvad opgaven går ud på? mit overemne er bevægelser i væsker, og man kunne derfor fristes til at tro jeg skulle indover noget med sinus-kurver? Asin(bx-c)+d

og hvordan jeg i det tilfælde skal gribe det an, og hvilke vigtige sætninger der kunne være tale om


Brugbart svar (0)

Svar #1
13. december 2012 af peter lind

En anden ordens homogen differentialligning løses ved at at opstille den karakteristiske ligning x2+ax+c=0 og løses den. Er der reelle løsninger vil løsningerne være af formen c1*er1*x+c2*er2*x, hvis der kun er en rod(eller dobbelt rod vil der også være en løsning af formen c2*x*erx. Er der ingen rødder er løsningern af formen c*ekxsin(dx+φ). Du kan lave prøve med de forskellige former for løsninger og dermed bevise dem. (r står for rødder i formlerne)


Svar #2
14. december 2012 af annekath93 (Slettet)

men kommer jeg så ikke ind på de komplekse og imaginere tal, er det en måde hvorpå jeg kan ungå dette?


Brugbart svar (0)

Svar #3
14. december 2012 af peter lind

Den sidste del er netop for at undgå komplekse rødder. Hvis man tillod komplekse rødder vil de første del være fuldt tilstrækkelig


Svar #4
14. december 2012 af annekath93 (Slettet)

det jeg ha gjort er at gætte mig frem til løsnignerne på ligningerne såsom asin(bx+c) og y''=-k^2 (cos(kt)·c1+sin(kt)·c2) og så har jeg differentieret for at gøre prøve og se om det var en løsning.

men jeg fornemmer dette ikke er nok til at besvare min opgave fulstændigt? :s


Svar #5
14. december 2012 af annekath93 (Slettet)

Hvordan kommer vi fra cos(mx)*c1+sin(mx)*c2 til c1*e^(kx)sin(dx+φ)??
Vores ligning er y''+a*y'+b*y=0, dermed tænker jeg, at det vel er muligt at få alle tre løsninger, og disses skal vises. Er det forkert?

Er det vi skal gøre ikke at lave et eksempel for hver af de tre løsninger? 
Så at vi fc tager c1*er1*x+c2*er2*x differentiere den en og to gange for derefter at. - det er her jeg kommer i tvivl.
Sætter den ind  min ligning og ser om det er lig med nul omskriver den til y''=-a*y'+b*y, og ser om løsningen stemmer overens. 


For y''+ky=0 
Alt afhængig om fortegnene for k finder jeg tre løsninger:
y''=0y:               y=c1*c+c2
y''=k^2*y           y=c1*e^(mx)+c1*e^(-mx)
y''=-k^2*y      y=c1*cos(kx)+c2sin(kx)

Er følgende løsninger også gældende for y''=-a*y'+b*y?


Brugbart svar (0)

Svar #6
14. december 2012 af peter lind

Jeg er ikke helt klar over hvad du mener.

Du kan bruge additiosformlerne for sinus til at få skrevet på en anden måde Der gælder således sin(kx+φ) = sin(kx)*cos(φ) + cos(kx)*sin(φ) så du får en sum af cosinus og sinus funktioner.

Der er forskel på om koefficienten til b er 0 eller ej. Hvis den ikke er 0, vil du altid få en eksponentialdel. Hvis diskriminanten er positiv vil du 2 forskellige eksponentialfunktioner. Hvis diskriminanten er 0 vil du også få et led med x gange en eksponentialfunktion. Hvis diskriminanten er negati vil di få både eksponentialfunktion og trigonometriske funktioner. Det er omtalt i #1


Skriv et svar til: andenordens differentialligning

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.