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Aufgabe:

Anfangswertproblem mit gewöhnlicher DGL mittels expliziten Euler Verfahren lösen

Gegeben ist das AWP mit

Text erkannt:

\( y^{\prime}(x)=\frac{\cos (x)}{y(x)}, \quad y(0)=2 \)


Und gesucht sind 2 Schritte/Punkte


Problem/Ansatz:

Mein Problem ist ich habe das Verfahren für 2 Schritte angewandt und habe auch 2 Punkte berechnen können. Wenn ich meine beiden Punkte aber mit der Graphischen Darstellung vergleiche ist meine y2-Koordinate ungleich der y2-Koordinate aus der Grafik. Ich habe die Punkte mithilfe von Geogebra berechnet.

Bei meiner Berechnung habe ich für P2(π/3,34) und Geogebra zeigt P2(π/2,79).

Danke für eure Hilfe

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Wie groß ist denn die Schrittweite? Und wie hast Du Dein Ergebnis berechnet?

2 Antworten

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Beste Antwort

Hallo,

Wenn ich meine beiden Punkte aber mit der Graphischen Darstellung vergleiche ist meine y2-Koordinate ungleich der y2-Koordinate aus der Grafik.

... was normal ist, da das Euler-Verfahren eine Näherung ist und wenn die Graphische Darstellung die exakte Lösung ist, so weicht diese i.A. davon ab.


Bei meiner Berechnung habe ich für P2(π/3,34) und Geogebra zeigt P2(π/2,79).

Dann hast Du eine Schrittweite von \(\pi\) und nur einen Schritt berechnet und Geogebra hat eine Schrittweite von \(\pi/2\) gewählt, aber zwei Schritte gemacht.

In beiden Fällen ist dieser Wert zu groß, um ein aussagekräftiges Ergebnis zu erhalten. Die Schrittweite sollte in der Aufgabe vorgegeben sein.
Ich habe Dir das ganze hier in Desmos dargestellt.

https://www.desmos.com/calculator/98dutlsxz5

Der rote Punkt ist der Anfangswert \(y(x=0)=2\). Die vier weiteren Punkte zeigen das Ergebnis von vier Eulerschritten. Wie Du siehst, weichen sie leicht von der blauen Kurve (der exakten Lösung) ab. Ich habe eine Schrittweite von \(d=0,25\) gewählt. Die Werte für das Ergebnis nach zwei Schritten werden ausgegeben (mit schwarzer Schrift).

Wenn Du unten rechts im Bild oben auf das Desmos-Symbol klickst, so kannst Du auf der linken Seite bei \(d= \dots\) den Wert für die Schrittweite ändern.

Falls Du Fragen hast, so melde Dich bitte. Die exakte Lösung der DGL für den allgemeinen Fall ist$$y^2 = 2\sin(x) + c\\ y(0) = 2 \implies c=4 \land y \gt 0$$Hinweis: Die Lösung in ullims Antwort gilt für diesen Anfangswert, unterschlägt aber alle Werte mit einem negativen Wert für \(y\) im allgemeinen Fall.

Gruß Werner

Avatar von 48 k

Alles klar das hat einiges geklärt und danke für die Veranschaulichung mit dem Plotter.

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blob.png

So sieht das bei einer Schrittweite von \( h = 0.1 \) aus, wenn man die Lösung im Bereich \( [0,5] \) berechnet.

Avatar von 39 k

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