Matematik

Differentialligning separation

08. oktober 2013 af jenshansen10 (Slettet) - Niveau: Universitet/Videregående

Hejsa!

Sidder med følgende spørgsmål.

"Løs differentialligningen (1+x2)yy´=x(1+y2) med hver af begyndelsesbetingelserne y(3)=1 , y(3)=3 og y(3)=-7  skal løses uden maple ved seperation"

Har vedhæftet et forsøg på at løse den, men jeg føler ikke jeg er færdig - hvordan kan jeg konkludere: "den endelige løsning til differentialligningen er ..?.."

Vedhæftet fil: Opgave 4.docx

Brugbart svar (0)

Svar #1
08. oktober 2013 af peter lind

Du kan slippe nemmer over det ved at konstatere at e2C = k er en konstant og bruge k i stedet

Du kan ikke skrive for eks. y(x) = 7  y er en funktion af x og højre side skal indeholde en funktion af x

Du skal bare sætte de beregnede værdier af C (eller k) ind i den fundne generelle løsning


Svar #2
08. oktober 2013 af jenshansen10 (Slettet)

Hvordan mener du? er det ikke det jeg har gjort ved at finde C og derefter indsætte i √((x2+1)*e2C-1)


Brugbart svar (0)

Svar #3
08. oktober 2013 af peter lind

Du indsætter ikke kun C men også en værdi for x


Svar #4
08. oktober 2013 af jenshansen10 (Slettet)

Nårh så jeg får bare:

For y(3)=1     √((x2+1)*e2*(-0.8047)-1)

For y(3)=3     √((x2+1)*e0-1) 

For y(3)=-7     √((x2+1)*e2*(0.8047)-1)

Er dette så de endelige løsninger? Jeg forstår ikke helt hvornår jeg er færdig... 


Brugbart svar (0)

Svar #5
08. oktober 2013 af peter lind

Ja; men du bør finde e2C i de enkelte tilfælde ikke bare som en potens af noget Dernæst . gange resultat ind i parentesen og tilslut trække sammen  på tallet. 


Svar #6
08. oktober 2013 af jenshansen10 (Slettet)

så de endelige løsninger til differentialligningen bliver 

For y(3)=1     √((x2+1)*(-0.8))  =  -0.8x2-0.8

For y(3)=3     √((x2+1)*0)  =  0 

For y(3)=-7     √((x2+1)*0.8) = 4x2+4


Brugbart svar (0)

Svar #7
08. oktober 2013 af peter lind

Du skal erstatte e2C med beregningen af dette tal ikke med 2C

Du kan ikke bare smide kvadratrodstegnet eller de -1 væk


Svar #8
08. oktober 2013 af jenshansen10 (Slettet)

For y(3)=1     e2*(-0.8047)=2    =>   √((x2+1)*2-1)  ≈  √(2x2+1)

For y(3)=3     e2*0=0   =>    √((x2+1)*0-1)  =  √(x2)

For y(3)=-7     e2*(0.8047)=5   =>   √((x2+1)*5-1)  ≈  √(5x2+4)


Brugbart svar (0)

Svar #9
08. oktober 2013 af Andersen11 (Slettet)

For den generelle løsning finder man

y2 = k·(x2+1) - 1

For y(3) = 1 skal der derfor gælde 1 = k·10 - 1 , dvs k = 1/5

For y(3) = 3 skal der gælde 32 = k·10 - 1 , dvs k = 1

For y(3) = -7 skal der gælde (-7)2 = k·10 -1 , dvs k = 5


Svar #10
08. oktober 2013 af jenshansen10 (Slettet)

Ah okay :) Er de fundne talværdier for k så bare løsningerne til differentialligningen, altså hhv. 1/5 , 1 og 5


Brugbart svar (0)

Svar #11
08. oktober 2013 af Andersen11 (Slettet)

#10

Det er konstanterne, der indgår i løsningen.

For y(3) = 1 er løsningen y(x) = [ (x2+1)/5 - 1 ]1/2 = [ x2 + (4/5) ]1/2 ,

For y(3) = 3 er løsningen y(x) = [ (x2+1) - 1 ]1/2 = x ,

For y(3) = -7 er løsningen y(x) = -[ 5x2 + 4 ]1/2


Brugbart svar (0)

Svar #12
08. oktober 2013 af peter lind

For y(3) = 3 er løsning

 y(x) = [ (x2+1) - 1 ]½ = |x|

Denne funktion er ikke differentiabel i 0 og gælder derfor ikke for x=0


Svar #13
08. oktober 2013 af jenshansen10 (Slettet)

Tusind tak for hjælpen og tålmodigheden :)


Brugbart svar (0)

Svar #14
08. oktober 2013 af Andersen11 (Slettet)

#12

Den løsning er jo ikke differentiabel i 0 . Løsningen y(x) = x er derimod en løsning til den givne differentialligning, der opfylder begyndelsesbetingelsen y(3) = 3 .


Brugbart svar (0)

Svar #15
08. oktober 2013 af peter lind

Strengt taget for man løsningen |y| = |x| så y=±x


Brugbart svar (0)

Svar #16
08. oktober 2013 af Andersen11 (Slettet)

#15

Jo, men kun løsningsdelen y = x opfylder begyndelsesbetingelsen.

Løsningen er givet ved

y2 = k·(x2+1) - 1

hvor k fastlægges af betingelsen y(3) = 3 til k = 1 . Man har da

y2 = x2 .

Den eneste differentiable løsning, der opfylder denne ligning og begyndelsesbetingelsen y(3) = 3 er så funktionen y(x) = x .


Skriv et svar til: Differentialligning separation

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.