differentialgleichung dritter ordnung |
09.10.2007, 17:33 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
differentialgleichung dritter ordnung ich komme bei folgender aufgabe nicht weiter, hab noch nicht mal nen ansatz. löse folgende lineare, homogene differentialgleichung dritter ordnung mit konstanten koeffizienten durch umwandlung in ein system erster ordnung: y```=2y``+ y`- 2y zu den anfangsbedingungen: y(0)=0 ; y`(0)=2 ; y``(0)=0 brauche ganz dringend hilfe. also über denkanstöße und lösungsansätze wäre ich sehr dankbar |
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09.10.2007, 23:42 | Abakus | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
RE: differentialgleichung dritter ordnung Die Anleitung ist mit der Aufgabe gleich mitgeliefert, du sollst die DGL in ein lineares System erster Ordnung verwandeln. Dazu mache eine geeignete Substitution. Grüße Abakus ![]() **** verschoben zur Analysis (lineare DGL) **** |
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10.10.2007, 11:28 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
ok vielen dank erstmal. werde mal schaun wie weit ich komme und mich dann nochmal melden |
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10.10.2007, 13:43 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
also irgendwie komm ich da nicht weiter.....HILFE... meine frage wäre nun..ich wandle die gleichung in die charakterische gleichung um und lösenach lamda auf und erhalte so die homogene lösung. die anfangsbedingungen setze ich in den ansatz für die lösung ein und das ergebnis dann in die homogene gleichung. ist das denn nachvollziehbar was ich meine und über haupt soweit richtig? weiß nämlich nicht was das mit dem system erster ordnung zu tun hat. |
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10.10.2007, 14:25 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Also wenn ich das richtig verstehe, müßtest du wie folgt substituieren: Mit kannst du das in ein System erster Ordnung mit einer geeigneten Matrix A umformen. |
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10.10.2007, 14:53 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
ok thx erstmal... hab dann für y =-2 y` =1 y``=2+1-2 soweit richtig? dann ist die matrix A= und dann? ist Y ne einheitsmatrix? |
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10.10.2007, 14:56 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
oh sorry ich komm mit den latex befehlen noch nicht klar! sorry. also die matrix sieht so aus A= (-2 0 0 0 1 0 -2 1 2) weil y=-2 y`=1 Y``= 2+1-2 |
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10.10.2007, 15:04 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Was soll denn das? ![]() Bilde doch erstmal Y'. Wie sieht das aus? Wegen Latex: klicke einfach bei meinem Beitrag auf Zitat und du bekommst den Code. |
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10.10.2007, 15:21 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
ok auch auf die gefahr hin das das jetzt völliger unsinn ist, aber ich weiß es halt nicht besser. ich setze in die ausgangsformel für ein. damit erhalte ich dann ist dann oder so oder aber ist beides völliger geistiger müll? |
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10.10.2007, 15:23 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
ups der kasten sollte eigentlich sein |
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10.10.2007, 15:30 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Das ist richtig.
Das ist Unfug. Eigentlich schade, daß du nicht das machst, was ich gesagt habe. Deshalb nochmal: Bilde von die Ableitung Y'. Tipp: benutze als Strich für die Ableitung das Zeichen über dem # auf der Tastatur. |
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10.10.2007, 15:44 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
also vorweg schonmal danke für die zeit/mühe die du/sie mir widmen! es ist dann: jedoch steh ich dann voll aufem schlauch was y`angeht. also noch ein versuch. ich kann doch dann schreiben und das dann ableiten? |
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10.10.2007, 15:50 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Nee, so kommen wir nicht weiter. Also wir haben Die Ableitung davon ist: (Simpel, nicht?) Jetzt y''' einsetzen: Und jetzt mußt du nur noch eine Matrix A bestimmen, so daß Y' = A * Y ist. |
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10.10.2007, 16:09 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
ach so, da hab ich wohl etwas in die falsche richtung gedacht.... war das denn richtig? und kann ich diese werte dann in Y'einsetzen? dann wäre ? und ich könnte es wie folgt schreiben und gleich noch ne frage zum ausrechnen der matrix. hatt diese denn die form einer einheitsmatrix mit z.b lamda 1,2 und 3 und ich schreibe es dann als gleichungssystem und löse nach den jeweiligen lamda auf? |
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10.10.2007, 17:43 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
also hab das dann nun mal so gemacht und bekomme folgendes raus diese werte setze ich dann in die hamogene gleichung ein? stimmt das denn so weit und wie fahre ich dann fort? |
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10.10.2007, 17:52 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Nein, das ist völlig daneben. Mir ist völlig rätselhaft, was du da denkst oder rechnest. ![]() Y ist eine vektorielle Funktion, die aus 3 Komponenten besteht. Mit Sicherheit ist Y keine Konstante, und wenn sie es wäre, wäre Y' = (0 0 0). Nochmal: wir haben folgendes GLS: Es geht jetzt darum, das Aussehen der Matrix A zu finden. Überlege dir mal, was in der 1. Zeile der Matrix stehen muß, damit die Multiplikation mit dem Vektor zu dem Ergebnis y_1 (= 1. Komponente des Vektors Y') führt. |
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10.10.2007, 19:18 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
also mos ich von auf eins kommen.....geht am einfachsten wenn ich mache oder nicht? |
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10.10.2007, 19:24 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
ist dann sorry das es so lange gedauert hat, hab die nächste seite übersehen... edit(Abakus): \begin statt begin |
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10.10.2007, 19:27 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
ohman also nochmal oh man...also nachmal edit(Abakus): = statt \= |
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10.10.2007, 19:27 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
arrrrrrr |
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10.10.2007, 19:29 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
also A= zeile1 zeile2 zeile3 |
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10.10.2007, 19:44 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Nein. Ich erläutere mal den nächsten Schritt. In der Matrix A stehen nur Zahlen. Also meinetwegen sowas: Wenn ich jetzt mal rechne, dann habe ich in der ersten Komponente stehen: Das soll nun gleich y_1 sein. Was müssen also a_1, a_2 und a_3 sein? EDIT: wenn es dir recht ist, dann lösche ich die Beiträge mit dem mißglückten Latexcode. EDIT2: ich mache für heute Feierabend. |
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10.10.2007, 19:56 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
a_1 und a_3 sind null a_2 ist eins ? also matrix wie folgt wobei die dritte zeile so ja nicht sein kann wenn nur zahlen dürfen oder? |
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10.10.2007, 19:58 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Richtig. Die Zeilen darüber stimmen aber. |
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10.10.2007, 20:16 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
ok die letzte zeile ist denke ich mal -2 1 2 also wie muß ich dann weiterverfahren? nach irgendwas auflösen? irgend wo einsetzen? |
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10.10.2007, 20:28 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
was mach ich mit den anfangs bedingungen? setze ich die einfach für y_0 usw. einfach ein? wie komme ich denn in das system erster ordnung? oder ist es das damit schon? |
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10.10.2007, 21:08 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
niemand mehr hier der mir weiterhelfen kann...schade! ![]() wäre echt verdammt wichtig |
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10.10.2007, 22:24 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
OK, das wäre geschafft. Wir erinnern uns nun, daß wir ein DGL-System erster Ordnung haben, das so aussieht: Y' = A * Y Für Y wählen wir den Ansatz . w ist dabei ein geeigneter noch zu bestimmender konstanter Vektor. Wie man leicht sieht, ist . Setzen wir das in Y' = A * Y ein, dann erhalten wir: bzw. Was wir nun also brauchen, sind Eigenwerte und -vektoren der Matrix A. |
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10.10.2007, 22:41 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
also den eigenwert der matrix ist doch das lös ich dann nach auf moment... EDIT: ups vergaß die determinante ist gleich null EDIT 2: als die det ist = 2² - 3 -2 das dann durch 2 teilen p/q-formel und man hat die eigenwerte. aber aufgrund der werte die ich raushabe hab ich schon nen fehler in der determinanten denke ich... EDIT 3: ist die determinante denn richtig? EDIT 4: hab diese so gebildet : det(A - E) = 0 Mod-Edit: mehrere Beiträge zusammengefaßt (klarsoweit) |
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10.10.2007, 23:21 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
hab mein fehler glaub gefunden. es muß heißen: damit ist durch polynomendivision |
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10.10.2007, 23:27 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
damit kann ich die eigenwerte bestimmen. (morgen früh will nun ins bett) und wie verfahre ich dann weiter? |
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11.10.2007, 00:47 | Abakus | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Deine Eigenwerte sehen richtig aus. Hier ist bereits von klarsoweit beschrieben, wie es weitergeht. Grüße Abakus ![]() |
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11.10.2007, 08:50 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
also habe ich dann drei verschiedene formen der formel in die ich dann die eigenwerte (bzw. oder die eigenvektoren) für einsetze? also: für A wird die matrix eingesetzt. ist das soweit richtig? wie mach ich das dann mit den anfangsbedingungen? |
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11.10.2007, 08:51 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Die Eigenwerte hast du doch jetzt. Die Bestimmung der Eigenvektoren kann man sich prinzipiell schenken, denn wir haben jetzt folgendes: Es ist oder mit und : Sofern w_1 <> 0 ist (ich glaube, aufgrund der besonderen Matrixform ist das der Fall), kann man den Eigenvektor w so wählen, daß w_1 = 1 ist. Damit erhalten wir: bzw. da wir 3 Eigenwerte haben Das sind dann logischerweise Lösungen der homogenen DGL. Anmerkung: hier haben wir eine Schwäche in der Notation, denn y_1 etc. waren weiter oben anders definiert worden. Vielleicht hätte man sich das oben schenken sollen. |
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11.10.2007, 08:55 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
welchen schritt meinst du mit sich schenken sollen? diesen hier? |
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11.10.2007, 09:03 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
dann lauten die homogenen DGLs dies gleichungen leite ich dann jeweils zweimal ab und setze die anfangswerte ein? fertig? |
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11.10.2007, 09:15 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Nein. Ich meine die Bestimmung der Eigenvektoren w.
Das sind keine homogenen DGLs, sondern die Lösungen der homogenen DGL. Wobei die allgemeine Lösung der homogenen DGL ist dann eine Linearkombination davon, also: Die Werte für c_1, c_2 und c_3 ergeben sich aus den Anfangsbedingungen. EDIT: im übrigen kann man keine Gleichungen ableiten, sondern nur Funktionen. ![]() |
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11.10.2007, 09:22 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
dann setze ich die lösungen in die allgemeine homogene dgl ein? |
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11.10.2007, 09:26 | ice-mone | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
mit den anfangs bed wird die lösung dann für gezeigt, und die werte für z.b. wäre dann 0? |
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11.10.2007, 09:32 | klarsoweit | Auf diesen Beitrag antworten » | ||||
Mir ist rätselhaft, um welche Ecken du denkst. Du mußt keine Lösungen in die allgemeine homogene DGL einsetzen. ist die allgemeine Lösung der homogenen DGL. Und damit ist das Thema "Lösung der DGL finden" abgehakt. Jetzt mußt du noch schauen, daß die Anfangsbedingungen (also y(0) = 0 etc.) erfüllt werden. Und ob dabei c_1 = 0 ist, ist noch nicht gesagt. |
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