Matematik
Differentialligning
Jeg skal løse differentialligningen:
N'(t) = k1 · C1 · e-k1·t - k2 · N(t)
Hvor k1, k2, C1 er konstanter. Jeg antager at jeg har med en differentialligning af typen:
y ' = a(t) · y + b(t) at gøre.
hvor a(t) = - k2 og b(t) = k1· C1 · e-k1·t
Det fører mig frem til at jeg skal finde løsningen med formlen:
y = eA(t) · ( ∫ e-A(t) · b(t) dt + C2)
Jeg kommer ved indsættelse i løsningsformlen frem til løsningen:
k1 / (k2 - k1) * C1 * e-k1·t + e-k2·t + C2
Problemet er, at jeg burde komme frem til:
k1 / (k2 - k1) * C1 * (e-k1*t - e-k2*t) + C2
Hvad gør jeg forkert?
Svar #1
10. december 2010 af Andersen11 (Slettet)
Har du benyttet, at A(t) = ∫ a(t) dt = -k2t ? Derved er
y = e-k2t ∫ k1C1·e(k2-k1)t dt + C2e-k2t = k1/(k2-k1)C1·e-k1t + C2·e-k2t
Svar #2
10. december 2010 af Niksjac (Slettet)
Ja, det har jeg.
(I) k1 / (k2 - k1) * C1 * e-k1t + C2·e-k2t
(II) k1 / (k2 - k1) * C1 * (e-k1*t - e-k2*t) + C2*e-k2*t
ifølge facit, skulle løsningen være (II)
Kan man på en måde omskrive (I) til (II) ?
Jeg forstår ikke hvor faktoren (e-k1*t - e-k2*t) kommer fra?
Svar #3
10. december 2010 af Andersen11 (Slettet)
#2
Det er jo det samme udtryk i de to ligninger med forskellige værdier af C2 . Konstanten C2 er en vilkårlig konstant, så derfor er det ensgyldigt at spalte et led fra, der går sammen med det første led.
Svar #4
10. december 2010 af Niksjac (Slettet)
#3
Det forstår jeg altså ikke, kan du formulere det på anden vis?
Hvorfor er det ensgyldigt at spalte et led fra?
Med fraspaltning af led; mener du da det led som er tilføjet i parentesen i (II)?
Hvad mener du med forskellige værdier af C2 i de to ligninger? C2 er da den samme i begge?
Vi er enige om, at både (I) og (II) består af to led.
Forskellen på (I) og (II) er at første led i (II) inkludere faktoren: (e-k1*t - e-k2*t) hvor første led i (I) inkludere faktoren e-k1t
Svar #5
10. december 2010 af Andersen11 (Slettet)
#4
Vi har ligning (I) fra #2 :
y = k1 / (k2 - k1) · C1 · e-k1t + C2·e-k2t
= k1 / (k2 - k1) · C1 · (e-k1t - e-k2t) + (C2 + k1 / (k2 - k1) · C1)·e-k2t
= k1 / (k2 - k1) · C1 · (e-k1t - e-k2t) + C2'·e-k2t = ligning (II)
og så kald C2' for C2 .
Svar #6
11. december 2010 af Niksjac (Slettet)
#5
Okay, ja det giver mening. Men, hvorfor vælge at skrive løsningen som i (II) når det ikke er den fremtræden man får ved simpel indsætning i løsningsformlen?
Som jeg ser det, er det du gør i andet trin i #5 blot at addere med nul, for dermed at få en anden fremtræden af udtrykket. Er det korrekt? Ved du om der er en særlig grund til, at man skulle vælge at gøre det?
Svar #7
11. december 2010 af Andersen11 (Slettet)
#5
Ja, det er korrekt, at jeg trækker det samme fra i det ene led, som jeg lægger til i det andet led. Det må bero på den videre anvendelse, at der skulle være en fordel ved at skrive det på den måde.
Skriv et svar til: 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.
