Lineaire differentiaalvergelijking

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 175

Lineaire differentiaalvergelijking

Onderwerp spreekt voor zich.
\(y'+2xy=x^3\)
\(P(x)=2x\)
&
\(r(x)=x^3\)
Gereduceerde formule:
\(y'+2xy=0\)
\(y'=-2xy\)
\(\frac{dy}{dx}+2xy=0\)
\(\frac{dy}{y}=-2x\)
\(\int\frac{dy}{y}=\int2xdx\)
\(\ln|y|=x^2\)
\(y=e^{x^2}\)
\(\varphi\left(x\right)=\int\frac{r\left(x\right)}{p\left(x\right)}dx+C\)
\(\varphi=\int\frac{x^3}{e^{x^2}}dx\)
\(-ue^u-\frac{1}{e^u}+C\)
-x2 substituëren door u
\( -x^2=u\)
\(-2xdx=du\)
\(xdx=-\frac{1}{2}du\)
\(\int\frac{x^2*x}{e^{x^2}}dx\)
Nu partieel integreren:
\(dg=\frac{1}{e^u} \Rightarrow g=-\frac{1}{e^u}\)
\(f=u \Rightarrow df=du\)
\(-\frac{u}{e^u}+\int\frac{1}{e^u}du\)
\(-\frac{u}{e^u}-\frac{1}{e^u}+C\)
\(-\frac{1}{2}\left(\frac{-u-1}{e^u}\right)\)
Antwoord:
\(-\frac{1}{2}\left(\frac{-x^2-1}{e^{x^2}}\right)+C\)
\(\frac{\frac{1}{2}x^2+\frac{1}{2}}{e^{x^2}}+C\)
(20 minuten verder ;) )

Nou zegt mijn antwoord model dat het antwoord
\(y=\frac{1}{2}x^2-\frac{1}{2}+\frac{C}{e^{x^2}}\)
moet zijn.

Wat zie ik niet of doe ik fout!?!?!

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

DRW89 schreef:
\(\frac{dy}{y}=-2x\)

\(\int\frac{dy}{y}=\int2xdx\)

\(\ln|y|=x^2\)

\(y=e^{x^2}\)
Hier maak je alvast een tekenfout(je).
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 175

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

\(\int\frac{dy}{y}=\int2xdx\)
moet
\(\int\frac{dy}{y}=-\int2xdx\)
\(\ln|y|=-x^2\)
[
\(y=\frac{1}{e^{x^2}}\)


Volgens mij kom ik dan (even heel snel berekend) op
\( \frac{\frac{1}{2}x^2-\frac{1}{2}}{e^{x^2}}+C\)
uit.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

Wat is je methode precies? Ik vind het niet helemaal duidelijk wat je doet. Het kan hier alleszins een stuk sneller op een andere manier, maar ik vermoed dat je deze methode moet volgen. Wat is die formule voor phi(x) precies en wat bereken je ermee (een particuliere oplossing die je nog bij de homogene moet tellen?). Je kan niet zomaar veronderstellen dat gemaakte conventies of gebruikte notaties universeel zijn.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 175

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

uhm, ik weet eerlijk gezegd niet wat je met een particuliere oplossing bedoelt!

Maar ik zal het proberen, het is een lineaire differentiaalvergelijking van de eerste orde, de opgave is
\(y'+2xy=x^3\)
Methode (geciteerd uit mn reader):

(oh hier komt het dus) 1. Bepaal eerst een particuliere oplossing van de gereduceerde differentiaalvergelijking (Vervang r(x) door 0).

In de gereduceerde differentiaalvergelijking zijn de variabelen te scheiden.

De gevonden particuliere oplossing noemen we y=f(x)

er geldt dus f'(x)+p(x)f(x)=0.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

Maar wat is phi(x), waar komt de formule vandaan en/of wat bereken je er mee?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 175

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

Ok, nog een citaat:

Stel: De oplosing van de gegeven differentiaalvergelijking kan geschreven worden als y=f(x)phi(x) --> y'=f'(x)phi(x)+f(x)phi'(x)

Is dit voldoende? Anders heb ik nog meer erbij maar het is erg veel typwerk om die formules zo op te schrijven,

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

Oké, dan vermoed ik dat dit fout is:
\(\varphi\left(x\right)=\int\frac{r\left(x\right)}{p\left(x\right)}dx+C\)
Je gebruikt daarna immers r(x)/f(x) in plaats van r(x)/p(x). Dan zoek je dus de integraal van x³/e-x² = x³.e. Ga na dat dit e(x²/2-1/2) + C is zodat je na vermenigvuldiging van f(x) = e-x² met deze phi(x) inderdaad de modeloplossing vindt.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 175

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

Mijn dan is grokot ;) . Ik kom inderdaad op het antwoord uit.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lineaire differentiaalvergelijking

Prima ;) .
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer