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Hallo,

ich brauche Hilfe bei einer Aufgabe. Geben war das Differentialgleichungssystem :  x = x + a*y

                                                                                                                                     y = -b*x + y

Ich habe die allgemeine Lösung berechnet (sie ist aber ziemlich lang, ist aber eine komplexe Lösung), falls ich sie posten soll bzw. sie nötig kann ich es noch im nachhinein hinzufügen.

Nun soll ich Anfangswerte wählen die die spezielle Lösung des Dgl.-Systems erkennen lassen. Ich habe überlegt, dass man y= x = 0 wählen könnte, weiß aber nicht ob das Sinn ergibt daher frage ich hier. Falls Ihr weitere Informationen benötigt, schreibe ich sie gerne hier rein :)

Ich freue mich über jede Hilfe :)

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Hallo

 mich wundert dass du komplexe und komplizierte Lösungen hast, schreib sie bitte auf.

Gruß lul

1 Antwort

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Aloha :)

Das System lautet in Matrixschreibweise:$$\binom{\dot x}{\dot y}=\begin{pmatrix}1 & a\\-b & 1\end{pmatrix}\binom{x}{y}$$Die Eigenwerte und Eigenvektoren der Matrix sind:$$\lambda_1=1-i\sqrt{ab}\quad;\quad\lambda_2=1+i\sqrt{ab}\quad;\quad\vec v_1=\binom{i\,\sqrt{\frac{a}{b}}}{1}\quad;\quad\vec v_2=\binom{-i\sqrt{\frac{a}{b}}}{1}$$Damit lautet die Lösung des Systems:$$\binom{x}{y}=c_1\,e^{(1-i\sqrt{ab})t}\binom{i\,\sqrt{\frac{a}{b}}}{1}+c_2\,e^{(1+i\sqrt{ab})t}\binom{-i\,\sqrt{\frac{a}{b}}}{1}\quad;\quad c_1,c_2=\text{const}$$Der Trick, weshalb das die Lösung ist, liegt darin, dass die Wirkung von EW und EV:$$A\cdot(c_ie^{\lambda_i\,t}\vec v_i)=\lambda_ic_ie^{\lambda_i\,t}\vec v_i$$dieselbe ist wie die Wirkung der Ableitung:$$\frac{d}{dt}\left((c_ie^{\lambda_i\,t}\vec v_i)\right)=\lambda_ic_ie^{\lambda_i\,t}\vec v_i$$Die allgemeine Lösung ist wie üblich eine Linearkombination aller möglichen Lösungen.

Die Anfangsbedinungen sind:$$x(0)=i\sqrt{\frac{a}{b}}(c_1-c_2)\quad;\quad y(0)=c_1+c_2$$Deine Anfangsbedingung "tötet" das System, denn aus \(x(0)=0\) folgt \(c_1=c_2\) und aus \(y(0)=0\) folgt \(c_1+c_2=0\), sodass \(c_1=c_2=0\) resultiert. Sinnvoll ist eigentlich nur \(x(0)=0\) und \(y(0)\ne0\).

Avatar von 152 k 🚀

Die Anfangsbedingung, die Du benutzt, steht überhaupt nicht da.

Ich benutze keine Anfangsbedingungen. Ich schreibe, wie die Anfangsbedingungen aus Sicht der DGL aussehen. Das ist hilfreich, weil laut Aufgabenstellung auch geeignete Anfangsbedingungen angegeben werden sollen.

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