Trennung der Variablen

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Kota Auf diesen Beitrag antworten »
Trennung der Variablen
Hallo smile

in der Vorlesung letzte Woche habe wir trennung der Variablen durchgenommen aber ich habe das noch nicht wriklich ins langzeit Gedächtnis übertragen und wollte mal nachfrgane ob wir das nichtmal anhand eines Beispiel durchgehen könnte. Unser Prof hat gesagt, wir würden solche ähnlichen Aufgaben auch in der nächsten Übung bekommen und bis dahin will ich vorbereitet sein

Aslo hier mal eine Aufgabe die ich im Internet irgendwo gefunden habe, nur leider ohne Lösung :boes

f´(x)= wobei f (1)=0 ist

folgendes weiß ich und nicht erschrecken es ist nicht viel: geschockt

Da ich ein Phsysikstudent bin, ist diese vorgehensweise erlaubt

|*dx *


aber leider weiß ich jetzt nicht und das was wir im Skript stehen habe wie man vorgeht verwirrt mich nur!!! verwirrt

Ich hoffe ihr könnt etwas damit anfangen ich besuche diese Seite zum ersten mal und ich hoffe ich habe nicht zu viel unfug geschrieben
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »
RE: Trennung der Variable
Schreibe statt f(x) y und mache Integralzeichen davor, dann kann man es gelten lassen. smile
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

ok, aber dass kann doch nicht alles gewesen sein oder
man muss die aufgabe ja noch lösen oder nicht? verwirrt

Also wir habe in der Vorlesung auch Beispiele gemacht, aber da haben wir ziemlich viel geschrieben und da konnte kaum einer so schnell mitkommen so schnell wie der Prof das gelöst hat. unglücklich

Ich schreibe hier mal die Schritte auf vielleicht verstehst du dann mein Problem.

1. Löse f(x)=y´+p(x) (*) für f=0 (homog. Gleichung) allgemeine Lösung!

Meine erste Frage ist, was meint man mit p(x)

2. Eine Partikuläre Lösung für (* ) (Trick Variation der Konstanten)
3. 1&2 liefert alle Lösungen

Wie finde ich die partikuläre Lösung (wichitgste Frage)
und was ist das genau ich habe mal im Internet gestöbert aber irgendwie ist das alles nicht sehr hilfreich traurig
Kannst du mir das vielleicht erklären?
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von Kota
Meine erste Frage ist, was meint man mit p(x)

Gute Frage. Das sollte eigentlich in der Aufgabe stehen. Im "schlimmsten" Fall ist es irgendeine beliebige integrierbare Funktion. Ich habe allerdings auch schon ein Problem mit der Differentialgleichung. Denn wenn f=0 ist, habe ich y' + p(x) = 0, was in meinen Augen aber keine homogene DGL ist.

Zitat:
Original von Kota
Wie finde ich die partikuläre Lösung (wichitgste Frage)

Mit der "Variation der Konstanten". Augenzwinkern Dazu braucht man erstmal die allgemeine Lösung der homogenen DGL. Aber wie gesagt, ich sehe hier keine homogene DGL.

Zitat:
Original von Kota
und was ist das genau ich habe mal im Internet gestöbert aber irgendwie ist das alles nicht sehr hilfreich traurig

Die partikuläre Lösung ist eine (spezielle) Lösung der inhomogenen DGL.
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

Hallo Klarsoweit Wink

und wie sieht es aus, wenn ich für y(-1)=0 habe anstatt y(1)=0

ich weiß jetzt allerdings nicht ob das was damit zu tun hat unglücklich

also in der Aufgabe im Net steht:

Man löse die folgende Anfangswertaufgabe durch Trennung der Variablen und dann steht da die Gelichung die ich oben stehen hatte plus y(-1) = 0, habe dieses Detail übersehen Forum Kloppe
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

Wäre tol wenn du das einmal richtig mit mir durchgehen könntest
 
 
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »

Das klärt aber nicht die Frage, was es mit dem p(x) auf sich hat und wie die DGL nun wirklich komplett aussieht.
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

also in der Vorlesung hat er das die partiküläre Lösung genannt
warte mal ich schreibe einfach mal ein komplettes Beispiel rein was wir im Unterricht gemacht habe vielleicht hilft uns das ja weiter
musst dich nur ein wenig gedulden Augenzwinkern
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

lineare DGL 1. Ordnung

y´+p(x)*y=f(x) dabei ist p(x) stetig

1. y´=

Beachte y(x)=0 löst homog. Gleichung
y´+p(x)*y=0





1/y ist Stammfunktion auf y>0 und y<0
und p(x) muss stetig sein

so habe wir p(x) in der Vorlesung bestimmt!

also Beispiel: denke das p bei yp ist klein also nicht y*p

y´=
dann ist y= (Varriation der Konstante)
y´=

= wobei pi°=p ist. und ° erste Ableitung

Eigenschaft, damit die Funktion eine Lösung hat:
Wenn yp die Gleichung (x,c)= erfüllt
und von der Form yp(x)= ist, dann gilt

yp´(x)= -p(x)*yp(x)+f(x)


dann umstelle und dann kommt am ende folgendes raus:

<=>

d ist Stammfunktion von

Ergebnis, wenn d eine Stammfkt von f*e^pi ist, dann löst yp=d* die Gleichung (*)

Yp(x)=
dabei ist y1(x)=
unf f(x)=

y1 ist Lösung der homogenen Gleichung.

Also ich hoffe du kanns was damit anfangen und ich hoffe du steigst da auch durch smile

EDIT: Latex verbessert (klarsoweit)
vektorraum Auf diesen Beitrag antworten »

In der Workshop-Schmiede habe ich angefangen mit TdV, hier mal der Link.

Trennung der Variablen

Hoffe du kannst den Link öffnen.
klarsoweit Auf diesen Beitrag antworten »

Also ich versuche mal etwas raus zu machen. smile

Zitat:
Original von Kota
y´+p(x)*y=f(x) dabei ist p(x) stetig

Das ist in der Tat eine lineare inhomogene DGL.

Zitat:
Original von Kota


Das sollte vermutlich heißen.

Zitat:
Original von Kota
so habe wir p(x) in der Vorlesung bestimmt!

Also ich würde definieren .
pi(x) halte ich für ungeschickt, da man es auch mit verwechseln kann. Und ein i im Exponenten der e-Funktoin kann leicht auch als imaginäre Einheit i angesehen werden.

Zitat:
Original von Kota
y´=
dann ist y= (Varriation der Konstante)
y´=

= wobei pi°=p ist. und ° erste Ableitung

Genau genommen macht man bei der Variation der Konstanten den Ansatz:

wobei ich jetzt mal meine Bezeichnung genommen habe.

Das wird dann in die DGL einsetzen. Vielleicht kannst du diese Rechnung mit den verbesserten Bezeichnungen und einem Strich ' (das Zeichen auf der #-Taste) für das Ableitungszeichen nochmal schreiben. Augenzwinkern
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

also die Seite kann ich nicht öffnen

und pi soll wircklich sein, ich habe das aber im Formeleditor nicht gesehen, war wahrscheinlich zu hektisch
vektorraum Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von Kota
also die Seite kann ich nicht öffnen



Deshalb füge ich das hier mal ein. Der Workshop ist noch nicht fertig...
Vielleicht helfen dir die Beispielaufgaben.

Zitat:
Original von vektorraum
4. Explite Differentialgleichungen 1. Ordnung

4.1 Gleichungen mit getrennten Variablen

Definition: Es seien und mit zwei stetige reelle Funktionen im Intervall bzw. . Dann heißt eine Differentialgleichung der Form



eine Differentialgleichung mit getrennten Variablen.

Satz: Es seien und wie oben. Dann besitzt das Anfangswertproblem



mit und in einem Intervall mit eine eindeutig bestimmte Lösung. Diese wird geliefert durch



Dabei sei eine Stammfunktion zu mit und eine Stammfunktion zu mit .

Beweis: Sei eine Lösung von obigem AWP. Dann gilt:



Daraus folgt:



Ferner ist



Weil ist streng monoton, und damit existiert Umkehrfunktion . Daraus folgt: . Also ist gezeigt: Eine Lösung des Anfangswertproblems ist eindeutig bestimmt. Wir zeigen noch, dass diese Formel wirklich die Lösung liefert:



Damit



Rezept

Wir betrachten das Anfangswertproblem von oben. Schreibe dann um zu



Trennung der Variablen:



Integrieren mit Berücksichtigung der Anfangswerte:



Löse die letzte Gleichung nach als Funktion von auf. Dies liefert Lösung von obigen AWP mit

Bemerkung: Werden die Integrale unbestimmt berechnet, dann erhält man die allgemeine Lösung der Differentialgleichung. Siehe dazu auch Beispiel 2.

Beispiele

Beispiel 1: Es sei das Anfangswerproblem gegeben. Wir gehen nach dem oben beschriebenen Kochrezept vor:



Nun Integration unter Berücksichtigung der Anfangswerte





Beispiel 2: Betrachte die Differentialgleichung



Wir bestimmen die allgemeine Lösung durch Lösen der unbestimmten Integrale. Rezept:



Damit




Dann ergibt sich für die Lösung



Die allgemeine Lösung lautet dann also:



Beispiel 3: Gesucht ist die allgemeine Lösung der Differentialgleichung



und die Lösung zum Anfangswert . Die Nulllösung entfällt sofort, da . Wir gehen wieder nach Kochrezept vor und integrieren wieder über die unbestimmten Integrale



Das ergibt



Umstellen ergibt die allgemeine Lösung



Die Lösung für das Anfangswertproblem erhalten wir durch einsetzen von und in die allgemeine Lösung. Umstellen und ausrechnen ergibt dann die Lösung , d.h.



Aufgaben




Kota Auf diesen Beitrag antworten »

Es fällt mir äußerst schwer das mit

wegen dem ^y komme ich nicht weiter unglücklich
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

Wie kann ich da nach y auflösen dann komme ich vielleicht besser voran Augenzwinkern
vektorraum Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von Kota
Es fällt mir äußerst schwer das mit

wegen dem ^y komme ich nicht weiter unglücklich


Integrieren:

lunalise Auf diesen Beitrag antworten »

Hallo Kota
die rechnung ist im endefeckt nicht so schwer wie sie aussieht

also zunächst bestimmst du f(x) ung g(x)

das wäre f(x)=3x und g(x)=

Dann integrierst du auf beiden Seiten



weil du die implizierte Lösung habe musst.

jetzt musst du nur noch nach c umstellen dann weißt du das c=0,5 ist.

zum schluss hast du dann Y(x)=ln

Ich hoffe das hilft dir weiter Big Laugh
lunalise Auf diesen Beitrag antworten »

Ich habe wohl irgendetwas falsch gemacht also ich meinte:

Dann integrierst du auf beiden Seiten



weil du die implizierte Lösung habe musst. irgnorir einfach a und b sonst macht der Formeleditor das nicht
lunalise Auf diesen Beitrag antworten »

bei soll "dy" stehen habe nivht aufgepasst sorry
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

Ja ich dacht mir gerade schon das da was nicht stimmen kann, Augenzwinkern

aber ansonsten ist es gut nachvollziehbar und sogar ds implizieren verstehe ich jetzthabe nähmlich nochmal ein Buch rausgeholt

Vielen dank jetzt werde ich wohl keine großen Probleme mehr mir der Übung haben die wir nächste woche kriegen Freude
tictac Auf diesen Beitrag antworten »
variablen trennen
das ist super einfach wenn du die variablen trennen willst musst du nur den endtendenzfaktor mal diese variablen die du trennen willst das heißt du musst nichts weiter tun als das erst mal nehmen dann hasst du die tendenz aber noch nicht richtig getrennt du musst noch die variablen z.b. beta odeer delta sprich die an 2. oder 4. stelle einfach mal den rausgekommenen diskostivkanter un durch die positive menge an einzelner variablen
ps: hab mathe studiert Lehrer
Kota Auf diesen Beitrag antworten »

Ja da merkt man, ich verstehe nähmlich nur Knapp die hälfte. so wie lunalise es erklärt hat habe ich es schon verstanden. Außerdem habe ich gerade mit meinen Physikstudium angefangen und bin deshalb erst in ersten Semester du schlaumeier LOL Hammer

Aber ich breuche jetzt eigentlich keine Hilfe mehr smile
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