Differentialgleichung lösen?

2 Antworten

Erstmal gehst du bei linearen DGL immer gleich vor: Du berechnest die Menge der homogenen Lösungen, dann eine partikuläre. Bei der homogenen schaust du zusätzlich, dass die Anfangsbedingung erfüllt ist.

Homogene Lösung:

Es ist eine lineare DGL mit konstanten Koeffizienten, also kannst du den Exponentialansatz verwenden:

yh(x) = e^(a x) => yh'(x) = a e^(a x)

Eingesetzt in die homogene DGL ergibt das

a e^(a x) + e^(a x) = 0

also a = –1, damit yh(x) = C e^(–x).

Partikuläre Lösung:

Wie so oft hilft auch hier der Ansatz "Typ der rechten Seite", also konstruieren wir uns eine Funktion der selben Form wie die Inhomogenität, z. B.

yp(x) = (a x + b) e^x => yp'(x) = (a x + b + a) e^x

Eingesetzt in die DGL ergibt das

(a x + b + a) e^x + (a x + b) e^x = x e^x.

Ein Koeffizientenvergleich liefert

a = 1/2 und b = –1/4.

Also ist eine partikuläre Lösung

yp(x) = (x/2 – 1/4) e^x.

Die allgmeine Lösung der DGL ist damit

y(x) = yh(x) + yp(x) = C e^(–x) + (x/2 – 1/4) e^x.

Wegen der Anfangsbedingung y(1) = 0 lässt sich C bestimmen:

y(1) = C e^(–1) + (1/2 – 1/4) e^1

0 = C/e + e/4

–e²/4 = C

Das noch eingesetzt ergibt die Lösung des AWP:

y(x) = –1/4 e^(2–x) + (x/2 – 1/4) e^x.

Woher ich das weiß:Hobby – Mathematik (u. Physik)

iwant2kn0w 
Beitragsersteller
 26.07.2024, 10:59

Vielen Dank!

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Das ist eine einfache Differentialgleichung mit konstanten Koeffizienten. Ich kann mir nicht vorstellen das du dazu im Papula nichts findest. Du kannst entweder die Methode der Variation der Konstanten wählen (ein wenig viel Rechnerei) oder du schaust dir die Lösungsstruktur für die speziellen Störfunktionen an, siehe dazu z.B. Heuser: Gewöhnliche Differentialgleichungen Nr. 4 Differentialgleichungen erster Ordnung. In dem Kapitel findest du eine Tabelle von Störfunktionen und Lösungsansätzen.