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09.1_2 Lösung durch Ansatz, homogene lineare DGL 1. Ordnung


CC-BY-NC-SA 3.0

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daserst dann was man sich gewöhnen muss ist die Lösung durch AnsatzDifferenzialgleichungensind im allgemeinenziemlich eklig zu lösenaber netterweise reicht es eine Lösung ?? hinzu schreibenund zu zeigen das ist ?? Lösung ist und dann ist man fertig mit in der Lage sind diese rote Kurve zu schreibenund sie können zeigendass die wirklich immerin falscher Richtung läuftdann ist das die LösungPunkt?? muss auch nicht lange drüber diskutierendas heißt dann Lösung durch Ansatz ich setze eine Lösungsanzeigedas es eine Lösung ist oder bestelle den Ansatz so einSystem kommt und bin dann fertig das ist deutlich anders als das was wir bei in der gleichen System hatten oder bei quadratischen Gleichungendie Lösung durch Ansatzaberganz üblich beider weiteren zeitgleichen LösungdurchAnsatzPunkt ich überlege mir dies im Prinzip aussehen mussschreibe das mit ein paar freien Variablen hin ?? Konstanten hin undbastle so lange bis es stimmtfolgendeDifferenzialgleichungensteht im Skript ich möchte das die Ableitungder Sinus ist von derunabhängigen Variableund ich gebe eine Anfangsbedingungfür X gleich drei?? soll bitteschön sieben rauskommen es entspricht hier demAnfangs Punkt ich sage groß losgehen soll und welchen Zustand soll es losgehendas sag ich hierist der Phasenraum nur eindimensionalerfasst ?? Yich gebe den Anfangszustandvor für X gleich drei soll sieben rauskommenund die soll dann weiter geht die Ableitung sollte Sinus sein?? von der unabhängigenVariabledas als Beispielwie man das durch Ansatz nun lösen kann ich ratewie denn das Y wohl aussehenmüsstevon der Form herwie müsste das Y Aussehenvon der Form herich überlege mir welche Funktionendenn hier Obenprinzippassen könntenin der minus Kosinus stündemir das doch nicht schlecht?? kommt beim ableitender Sinus rauswas kann dennoch stehen da keine Konstante dabei stehen wenn ich das hier ableitebleibt die Ableitung der Sinuskonstanteschlichtwegdas wäre mein Ansatzdas hier ist mein Ansatz sich selbst eine Formder Lösung anund die Diskussion von ihm weiter zu treiben ?? weiß oder Fragezeichen Ausrufezeichen drauf überschreiben sie sagt aucher vielleichtähmmal sehenich hoffe das der Sinn kommtdie Frage ist kann ich dieses C so einstellen das es hin kommt?? ja die gleiche Omis sowieso immer erfüllt aber sie nicht einstellenich müsste diese zweite Gleichung diese Anfangsbedingungerreichennunwas brauche ich also ich müsste haben dasYvon dreimit anderen Worten wäre das jetzt minus der Kosinus von dreiplus diese Konstantedass das gleich sieben istwenn ich das hinkriegeist auch der Teil erfüllt und das natürlich kein Problemich wähledie Konstante gleich vom sie um sieben Prozent Kosinus von dreidann stimmt die Gleichungdie erste drei hundert sowieso bestimmtund fertigdamit es aus dem Ansatz wirklich eine Lösung gewordenwas ganz billiges Beispiel was man tun kanneine rät die Form der Lösung mit ein paar Konstanten drin hier was nur eine einzigeund bastelt rummit den Konstanten und eine Lösung zu kriegendas istsehr handwerklich und freundlich zu formulierenan das wirkt nicht gerade sehrmethodisch ist aber die übliche Lösung und es gibt eben Methoden welche Ansätzeder Landes und die Methode besteht darin sich den richtigen Ansatz hinzu schreiben für eine bestimmte Sorte von sagehierwar das noch relativ einfachprobieren umeinanderüberdie Nummer zwei??ich möchte nun das die Ableitungmeinergesuchten Funktion plus fünf mal die gesuchte Funktionistnull istund die Anfangsbedingunghabe ich hier wiederfür X gleich drei sollunbedingt sieben rauskommen an der Stelle möchte ich Datenwas ist eine Nummer schwierigerFalljetzt da nicht mehr hier bei der jetzt nicht meine Funktion von X steht in der Differenzialgleichungsondern weil plötzlich das Originaldas Original weil hier die gesuchte Lösung stehtdie Lösungsfunktionsteht hier in Ableitungund in voller Gänzein meiner zahlreichenwenn sie sowas sehen was wäreein Ansatz dafürwie rateich was Ysein könnte von welcher Form müsste Y seindas wäre der übliche Ansatz in der Tat ein Vielfaches davonwenn ich E hoch B mal X ableitedas Ergebnisdes B fache davonKnochenfaktor A davor steht Blatter die ganze Seite vorstehen es bleibt ein SB Fachhändleralso das ist mein Ansatz und jetzt probiere ich das hinzukriegendass es anders auch funktioniertdie oben einsetzendas ist jetzt äquivalent zu folgendemableiten den hier ableitenA bleibt als Faktor davor stehen auch besonders Konstanten sein als sie meineeinstehe Regler an den ich die Lösung hier Feintuning des obige Lösung istnun ASS-Konstantebeim ableiten davor stehen E hoch B mal X ableite Neo etwas ableiten äußert Ableitung ihrer ?? irgendwasinnere Ableitung B mal X mal Bdas hier ist die Ableitungvon meinem Ansatzplus fünf mal diese Funktion fünfmalAhmadi E hoch B mal Xist gleichnull hätte ich gerneund ich hätte gerne hier untendasarm mal die hoch B mal dreivon dreigleichsieben istdas aus dreikann ich das hinkriegen wie wellig Abi werde ich B?? aus der oberen Gleichung sehe ichin irgendwas sinnvolles passiertAhmadi doch irgendwasselber AusdruckB sollte minus fünf seinoder A ist gleich null aber Eis gleich null ist nicht spannender ?? seine ganze Zeit gleich null das aber garantiert nicht ??also muss B gleich minus fünf seinB muss minus fünf seindann sicher untenarm aleo minus fünfzehn B mal drei Ahmadi und minus fünfzehn ?? sieben mit anderen Worten A ist gleichsiebendurch die hoch minus fünfzehn ist also siebenmal die hoch plus fünfzehnund damit habe ichA und B bestimmtoffensichtlich ?? das Innere des jetzt noch einsetzen ?? Proberechneroffensichtlichauch das sind also sicherlich einsetzen pro berechnen praktiziert ?? gleichensollte man jetzt aber tun aber dieser Stelle ist klar ja das ist eine Lösungdie Lösung wäre also sieben Mario fünfzehnmaldie hoch minus fünf mal Xdas wäre meine Lösung gefunden aus diesem Ansatz jetzt mit zwei Unbekanntenje intelligenter man das angeht setzen sie eben schon man kann sofort Zähne dieses B muss eines minus fünf an mindestens fünf sein konnten sich sofort in den Ansatz reinschreiben Ahmadiminus fünf X und nicht mehr ganz so viel Arbeitin Sachen voller ?? bei mir konstant im Ansatzmüssen mehr Arbeitanman lässt gerne dieses warauch stehenwas ich hier Sagehornokay wenn ich andere Anfangsbedingunghabe das über die Anfangsbedingungenwenn ich in andere Anfangsbedingungenhabe ich die jadie mich einfachen anderen pH-Wertnehmedeshalb sehen sie gerne als Lösung sowasYist gleicharm aleo minus fünf Xund dieses A heißt dann gerne Integrationskonstanteüber der Stammfunktiondas hatten wir ebendieses hier ist ja eigentlich die Konstante aus der Stammfunktiongewesenda habe ich die StammfunktionBeistrich weiß man Ableitung sollte Sinus sein musste meine Funktion ?? Stammfunktionhabe ich auch schon ?? Integrationskonstantegehabt die Candida zur Linie dieser Stelle habe ich auch eineLissabonfaktorIntegrationskindernund sobald ich die Anfangsbedingungendie Anfangsbedingungsobald ich die Anfangsbedingungenfestgelegt habeist diese Integrationskonstantebestimmtnunmehr oder minder offensichtlichwenn icheine Differenzialgleichungenerster Ordnung habe brauche ich eine IntegrationskonstanteDifferentialgleichungzweiter Ordnung habeihr das Wandel Rinnsal gleichenzweiter Ordnung zweimal abgeleitet nach der Zeit in diesem Falldie Zeit als unabhängige Variablemit seiner ?? zweiter Ordnung brauchtzwei Integrationskonstantendie brauche auch zwei Wertezu startenund so weiterSie habensich die machen so viel Integrationskonstantenwie DifferentialgleichungOrdnungdaswürde man nennen die allgemeine LösungAnsatz gelassen habe das ist die allgemeine Lösungich kann jeden Anfangswert damitbehandeln wenn ich den nur die Integrationskonstanterichtigeinsetzenwie oben hatte ich den AnfangswertAnfangsbedingungen schon direkt dazu geschriebenhat und das Kapitel abzuschließen noch mal die Benennungdas hier ist ein Differenzialgleichungenerster Ordnungist streng genommenimplizitverliebt Beistrich nicht alleine steht aber sie ist fastexplizit bringt die fünf Y darüber dann ist sie explizitaber es ist eine lineareDifferenzialgleichungenY Strichsteht als Faktormal eins Y steht als Faktor mal fünfund die Faktoren hängen nicht nur von X ab als einen Jade versah gleich mit konstanten Koeffizientenundhier noch was besonderes für die lineare Differentialgleichungist homogendass Kinder schon von denArmenin der GleichungssystemenAhmadi X gleichnullwar ein homogenes lineares Gleichungssystemwenn nur vielfachevon der unbekannten Vorkommen und keine Konstantewar es homogen dass es einehomogene lineare versah gleichen erster Ordnung mitkonstanten Koeffizientenokay dabei weiß man dann sofortimAnsatzA mal E hoch irgendwas mal die unbekannte?? unabhängige und fertiganders wird wenn auf der rechten Seite hierein Ausdruck versteht wenn der nicht null steht homogensondern wenn hier was anders als null steht in homogenich schreibe mal eine billige Gleichung von der Art hin