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Aufgabe:

λ"" (t)-8λ" (t)-9λ(t)=18t-9

Problem/Ansatz:

Also die Lambdas kann ich bestimmen. Die wären λ1=3, λ2=-3, λ3=i, λ4=-i   (Da mit Substitution u1=9 und u2=-1)

Die komplexen Zahlen bereiten mir Probleme. Wie bestimme ich die allgemeine Lösung der Differentialgleichung?

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Dann ist

        \(\lambda_\mathrm{abcd}\left(x\right)\coloneqq a\mathrm{e}^{3x}+b\mathrm{e}^{-3x}+c\mathrm{e}^{ix}+d\mathrm{e}^{-ix}\)

für alle \(a,b,c,d\in \mathbb{C}\) Lösung der homogenen Gleichung.

Du brauchst  jetzt nur noch eine einzige Lösung der DGL. Die ist offensichtlich

        \(\lambda_\mathrm{P}(x) = -2x + 1\)

wegen \(\lambda'''''_\mathrm{P} = \lambda''_\mathrm{P} = 0\).

Lösungsmenge ist dann

        \(\left\{\lambda_\mathrm{abcd} + \lambda_\mathrm{P} |\ a,b,c,d\in\mathbb{C}\right\}\).

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Hallo,

Ich habe für λ  y geschrieben und für t x (aus Gewohnheitsgründen :)

Oft wird die homogene Lösung in reeller Form angegeben:

λ3=i, λ4=-i

allgemein gilt:

\( \gamma_{1}=\alpha+i \beta, \gamma_{2}=\alpha-i \beta \)

 \( y=e^{\alpha x}\left(c_{1} \cos (\beta x)+c_{2} \sin (\beta x)\right) \)

hier ist α =0

--->

y=C3 cos(x) +C4 sin(x)

insgesamt:

yh=  C1 e^(3x) +C2 e^(-3x) +C3 cos(x) +C4 sin(x)

Wie bestimme ich die allgemeine Lösung der Differentialgleichung?

y=yh+yp

Ansatz partikuläre Lösung:

yp= A+B*t

yp'=B

yp'' =yp'''=yp''''=0

------->Einsetzen yp und deren Ableitungen in die DGL:

0 -8*0 -9(A+Bt) = 18t-9

 -9(A+Bt) = 18t-9

-9A -9Bt= 18t-9

--------->Koeffizientenvergleich:

t^0: -9A =-9 --->A=1

t^1: -9B =18 -->B=-2

yp= A+B*t =1 -2t

y=yh+yp

y= C1 e^(3t) +C2 e^(-3t) +C3 cos(t) +C4 sin(t) +1 -2t

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Vielen Dank für die sehr ausführliche Antwort. Ich habe es verstanden;)

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