0 Daumen
701 Aufrufe

Aufgabe:

,

ich möchte folgende DGL mittels Laplace Transformation lösen:

y''+y=5 ; y(0)=0 ; y'(0)=4


aber leider mache ich etwas falsch bei der Bildfunktion. Denn in der Laplace Tabelle finde keinen ansatz für die (s^2+1). ich möchte gerne wissen was ich falsch mache für eine richtige rücktransformation.


Problem/Ansatz:

laplace klausuraufgabe.jpg

Text erkannt:

\( y^{\prime \prime}+y=5 \quad y(0)=0 \quad y^{\prime}(0)=4 \)
\( \left[s^{2} \cdot Y(s)-s \cdot y(0)-y^{\prime}(0)+Y(s)=F(s)\right. \)
\( s^{2}+Y(s)-s \cdot 0-4+1 Y(s)=5 \)
\( s^{2} \cdot y(s)-4+1 y(s) \quad=\frac{5}{s} \)
\( Y(s)\left(s^{2}+1\right)-4=\frac{5}{s} \quad 1+4 \)
\( Y(s) \quad=\frac{\frac{5}{3}+4}{s^{2}+1} \)
\( Y(s)=\frac{5+4}{5\left(s^{2}+1\right)} \)
\( \Rightarrow P B^{2} \)
\( \frac{5+4}{5 e s^{2}+1}=\frac{4}{5}+\frac{8}{5^{2}+1} \)
\( 5+4=A\left(s^{2}+1\right)+B \cdot s \)
\( =3\left(s^{2}+1\right)+2 s \)

Avatar von

Hallo,

zunächst hast Du Dich verrechnet: Bei der Umformung von y hast Du mit s erweitert, es müsste dann 4s heißen und nicht 4.

Der Ansatz bei der Partialbruchzerlegung für einen Faktor \(s^2+1\) (allgemein quadratischer Term ohne reelle Nullstelle) ist

$$\frac{as+b}{s^2+1}$$

Deine angegebene Zerlegung ist doch offensichtlich falsch.

Gruß

Hallo Peter,

vielen Dank für deine Hilfe.

Aber eigentlich heisst doch die formel für y''=> [s^2*Y(s) - s*y(0) -y'(0)] und das y'(0)=4 wird ja in diesem falle nicht mir s multipliziert oder. Denn y(0)=0 wird mit s multipliziert laut meiner Formelsammlung. Kann du mir vielleicht kurz die die Aufgabe vollständig lösen damit ich einen überblick bekomme?

Hallo,

mein Hinweis bezieht sich auf die Umformung vor PBZ, also  es ist

$$y(s)=\frac{5+4s}{s(s^2+1)}$$

Gruß

2 Antworten

0 Daumen

Wie schon oben gesagt ist die Laplacetransformierte $$  Y(s) = \frac{ 4s+5 } { s(s^2+1) } = \frac{5}{s} - \frac{5s}{s^2+1 } +  \frac{4}{s^2+1} $$ Dir invers Transformierte ergibt $$  y(t) = 5 - 5\cos(t) +4 \sin(t) $$ für \( t \ge 0 \)

Avatar von 39 k

Hallo Ullim, vielen dank für deine Hilfe, ich verstehe aber immernoch nicht wie ihr auf 4s kommt :)

$$ \frac{ \frac{5}{s} + 4 }{s^2+1} = \frac{\frac{5}{s}+\frac{4s}{s}}{s^2+1} = \frac{5+4s}{s(s^2+1) }  $$

0 Daumen

Wieso machst Du Dir den Aufwand mit der Laplace-Transformation? Die Dgl. ist doch so primitiv, die kann man fast im Kopf ausrechnen.

Avatar von

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community