Matematik

Differentialligning, Vejen til Matematik A2, Opgave 303, Side 244, (Knud Erik Nielsen og Esper Fogh)

24. september 2023 af ca10 - Niveau: A-niveau

Opgave 303

Der er givet følgende differentialling y' - y = 3ex cos x

a) Vis, at f ( x ) = 3ex sin x er løsning til ligningen.

Mit forsøg:

                                                 y' - y = 3ex • cos x

                    ( 3ex sin x )' - 3ex sin x  = 3ex • cos x

           ( 3ex )' • sin x + 3ex • ( sin x )' = 3ex • cos x

 3ex  • sin x + 3e•  cos x - 3ex sin x = 3ex • cos x

                                        3ex • cos x = 3e• cos x

                                                 cos x = cos x 

Mit spørgsmål er, om min løsning er korrekt.

I facitlisten står der side 395. a) f er løsning.

b) Angiv en funktion mere som er løsning til ligningen

I facitlisten står der side 395.

                  y = 3ex sin x +kex 

Mit  spørgsmål er, hvordan kommer man frem til det andet led ke?

På forhånd tak


Brugbart svar (0)

Svar #1
24. september 2023 af mathon

fordi
            \small \left (k e^x \right ){}'=ke^x


Brugbart svar (1)

Svar #2
24. september 2023 af mathon

\small \begin{array}{lllllll} y=3e^x\cdot \cos(x)+ke^x\\\\ y{\, }'=3e^x\cdot \sin(x)+3e^x\cdot \cos(x)+ke^x\\\\\ y{\, }'-y=3e^x\cdot \sin(x)+3e^x\cdot \cos(x)+ke^x-3e^x\cdot \cos(x)-ke^x=3e^x\cdot \sin(x \end{array}


Brugbart svar (1)

Svar #3
24. september 2023 af ringstedLC

#0: I tredje mangler du leddet med "-y ".

\begin{align*}y'-y &= 3\,e^x\cos(x) \\ y' &= 3\,e^x\cos(x)+y \\\\ \textbf{a)}\quad f(x)=y &= 3e^x\sin(x): \\ y' &= \bigl(3e^x\sin(x)\bigr)' \\&= 3\,e^x\cos(x)+3\,e^x\sin(x) \\ y'-y &= 3\,e^x\cos(x) \\\\ \textbf{b)}\qquad\qquad\; y &= 3e^x\sin(x)+k\,e^x: \\ &= e^x\cdot \bigl(3\sin(x)+k \bigr) \\ y' &= \bigl(e^x\bigr)'\cdot \bigl(3\sin(x)+k \bigr)+e^x\cdot \bigl(3\sin(x)+k \bigr)' \\ &= e^x\cdot \bigl(3\sin(x)+k \bigr)+3e^x\cos(x) \\ y'-y &= 3e^x\cos(x) \end{align*}


Svar #4
24. september 2023 af ca10

Tak for svarene.

Spørgsmålet er stadig, hvorfra kommer leddet kex ?

På forhånd tak


Brugbart svar (1)

Svar #5
24. september 2023 af mathon

Gennemregn selv #2 og oplev svaret.


Svar #6
25. september 2023 af ca10

Tak for svaret 

Jeg ser på det


Brugbart svar (1)

Svar #7
25. september 2023 af M2023

#0. a)

Du skal ikke bruge lighedstegn, da det er en prøve:

                                                  y' - y    |    3ex • cos x

                     ( 3ex sin x )' - 3ex sin x    |    ...

           ( 3ex )' • sin x + 3ex • ( sin x )'    |    ...

  3ex  • sin x + 3e• cos x - 3ex sin x    |    ...

                                        3ex • cos x    |    som giver det samme på begge sider.

b)

Du skal finde en løsning, g(x), til den tilsvarende homogene differentialligning, y' - y = 0. Når du har den, så gælder, at f(x) + g(x) er en løsning til differentialligningen, idet: (f(x) + g(x))'  - (f(x) + g(x)) = (f'(x) - f(x)) + (g'(x) - g(x)) = 3·ex·cos(x) + 0.

Den homogene differentialligning y' - y = 0 har den fuldstændige løsning: k·ex, k ∈ R. Det vil sige, at f(x) + g(x) = 3·ex·cos(x) + k·ex, k ∈ R.


Svar #8
07. november 2023 af ca10

Jeg ser igen på opgave 303 b).

Mit spørgsmål til Svar #7 i b) hvordan finder man løsning g( x )?

På forhånd tak


Brugbart svar (1)

Svar #9
07. november 2023 af M2023

#8...Jeg ser igen på opgave 303 b).

Mit spørgsmål til Svar #7 i b) hvordan finder man løsning g( x )?

#7 b)...Den homogene differentialligning y' - y = 0 har den fuldstændige løsning:

g(x) = k·ex, k ∈ R. Det vil sige, at f(x) + g(x) = 3·ex·cos(x) + k·ex, k ∈ R.

Hvor ligger problemet?


Svar #10
07. november 2023 af ca10

Tak for svaret

I bogen:

Vejen til Matematik A2, Opgave 303, Side 244, (Knud Erik Nielsen og Esper Fogh) står der ikke noget om den homogene differentilalligning  y' - y = 0 har den fuldstændige løsning og at g(x) = k·ex, k ∈ R.

Jeg må indrømme at jeg har noget svært ved at forstå dit Svar #7 25. september kl. 09:45 af M2023.

Du skal finde en løsning, g(x), til den tilsvarende homogene differentialligning, y' - y = 0. Når du har den, så gælder, at f(x) + g(x) er en løsning til differentialligningen, idet: (f(x) + g(x))'  - (f(x) + g(x)) = (f'(x) - f(x)) + (g'(x) - g(x)) = 3·ex·cos(x) + 0.

Den homogene differentialligning y' - y = 0 har den fuldstændige løsning: k·ex, k ∈ R. Det vil sige, at f(x) + g(x) = 3·ex·cos(x) + k·ex, k ∈ R.

Den del jeg ikke forstår drejer sig om følgende:

1. Hvordan finder man løsningen g(x) ?

2.  f(x) + g(x) er en løsning til differentialligningen,

      idet: (f(x) + g(x))'  - (f(x) + g(x)) = (f'(x) - f(x)) + (g'(x) - g(x)) = 3·ecos(x) + 0.

     Det kan være at mit kendskab til differerentialregning er mangelfuldt.

     Men hvordan kommer man frem til at:

      (f(x) + g(x))'  - (f(x) + g(x)) = (f'(x) - f(x)) + (g'(x) - g(x)) = 3·ex·cos(x) + 0.? 

Er det muligt forklare nærmere hvad det betyder.

På forhånd tak


Brugbart svar (1)

Svar #11
13. november 2023 af M2023

#10. Det kaldes at løse en inhomogen differentialligning ved hjælp af gættemetoden. Hvis du ikke kender denne og i stedet bruger panserformlen, så kan det ikke betale sig, at jeg begynder at forklare. 

Det undrer mig bare, at der spørges efter én anden løsning (der lægger op til gættemetoden) og ikke den fuldstændige løsning (der lægger op til panserformlen)...

#0...b) Angiv en funktion mere som er løsning til ligningen...

PS. Ved du ikke, at y' - y = 0 har den fuldstændige løsning k·ex, k ∈ R?


Svar #12
13. november 2023 af ca10

Tak for svaret


Skriv et svar til: Differentialligning, Vejen til Matematik A2, Opgave 303, Side 244, (Knud Erik Nielsen og Esper Fogh)

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.