Lineaire dv met constante coëfficiënten

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 412

Lineaire dv met constante co

Hallo!

Ik heb zo'n fijn stukje mechanicacursus:
DVmechanica.jpg
DVmechanica.jpg (18.68 KiB) 574 keer bekeken
Ik zit vast bij de uitwerking van de differentiaalvergelijking.
\(\" q_i + \omega_i^2 q_i = 0 \)
\(\" q_i\)
gelijk stellen aan t²,
\(q_i\)
gelijk stellen aan 1:
\(t^2 + \omega_i^2 = 0\)
Oplossingen worden dan
\(t = \sqrt{\omega_i}\)
en
\(t = - \sqrt{\omega_i}\)
.

Nu zegt mijn cursus calculus dat de oplossing dan gegeven wordt door:
\(q_i = C_1 e^{\sqrt{\omega_i}} + C_2 e^{- \sqrt{\omega_i}}\)
.

Dat is echter (nog?) niet hetgeen ik moet uitkomen. Ik dacht dat de formule van Euler misschien zou helpen, maar dan zit ik nog met het probleem van de twee constanten en het ontbreken van een i. Iemand een tip?
Vroeger Laura.

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Lineaire dv met constante co

Laura. schreef:Hallo!
\(t^2 + \omega_i^2 = 0\)
Oplossingen worden dan
\(t = \sqrt{\omega_i}\)
en
\(t = - \sqrt{\omega_i}\)
.
Denk dat ik een rekenfout heb opgemerkt

De oplossingen zijn
\(t = i .\omega_i \)
en
\(t = - i .\omega_i\)
.

De i is de imaginaire eenheid soms ook voorgesteld door j

en dan verandert het vervolg ook natuurlijk
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Berichten: 4.246

Re: Lineaire dv met constante co

De constanten waar jij het over hebt worden bepaald door de beginvoorwaarden.
Quitters never win and winners never quit.

Berichten: 412

Re: Lineaire dv met constante co

Fernand schreef:Denk dat ik een rekenfout heb opgemerkt

De oplossingen zijn
\(t = i .\omega_i \)
De constanten waar jij het over hebt worden bepaald door de beginvoorwaarden.
Het lukt me niet echt om te vinden wat die zijn. Er staat toch niets dat als beginvoorwaarde kan dienen in het stukje tekst dat ik kopieerde?
Vroeger Laura.

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Lineaire dv met constante co

Laura. schreef:Bedankt! (Ik had nochtans nagekeken op rekenfouten, argh ;) )

Mijn "nieuwe oplossing" is dan:
\( q_i = (C_1 + C_2) \cos (\omega_i)\)
dit ziet er niet goed uit
\( C_1 . e^{i \omega_i} + C_2 e^{-i \omega_i} \)


eens opnieuw uitwerken
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Berichten: 412

Re: Lineaire dv met constante co

Fernand schreef:dit ziet er niet goed uit
\( C_1 . e^{i \omega_i} + C_2 e^{-i \omega_i} \)


eens opnieuw uitwerken
Formule van Euler:
\( e^{ix} = \cos (x) + i sin(x)\)
Dit geeft dan:
\(\begin{align*}q_i &= C_1 (cos \omega_i + i \sin \omega_i) + C_2 (\cos (- \omega_i) + i \sin (-\omega_i))\\ &= C_1 \cos \omega_i + C_1 i \sin \omega_i + C_2 \cos \omega_i - C_2 i \sin \omega_i\\ &= (C_1 + C_2) \cos \omega_i \end{align}\)
Doe ik daar iets fout? (Sorry als dit overkomt als luiheid, ik zie het NIET ;) )
Vroeger Laura.

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Lineaire dv met constante co

\( C_1 i\sin \omega_i - C_2 i \sin \omega_i\\ &= i (C_1 - C_2) \sin \omega_i \end{align}\)
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Berichten: 412

Re: Lineaire dv met constante co

\( C_1 i\sin \omega_i - C_2 i \sin \omega_i\\ &= i (C_1 - C_2) \sin \omega_i \end{align}\)
Hmm. Ik ga eens vroeger-gaan-slapen-plannen maken denk ik, sorry! En bedankt ;)

Ik blijf wel zitten met mijn randvoorwaardenprobleem...
Vroeger Laura.

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Lineaire dv met constante co

Ik blijf wel zitten met mijn randvoorwaardenprobleem...
Er zit nog een andere fout in , merk ik plots.

het moet overal cos en sin(wi .t) zijn . Die t is tekort.

--------

gewoonlijk is men in de toepassingen alleen geinteresseerd in de reele oplossingen.

De constanten C1 en C2 kunnen ook reeel of complex zijn .

Vandaar dat je het tweede deel niet zomaar mag weglaten.

gewoonlijk zegt men dan

het reele deel is van de vorm

C3 cos(w_i t) + C4 sin(w_i t) met C3 en C4 reeel

en deze vorm is te omvormen tot
\( a_i cos( w_i t + \phi_i ) \)
die C3 en die C4 zijn tijdens de omvorming opgeslorpt en die a en die phi

en dan heb je de gewenste uitkomst
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Berichten: 412

Re: Lineaire dv met constante co

Fernand schreef:Er zit nog een andere fout in , merk ik plots.

het moet overal cos en sin(wi .t) zijn . Die t is tekort.

--------

gewoonlijk is men in de toepassingen alleen geinteresseerd in de reele oplossingen.

De constanten C1 en C2 kunnen ook reeel of complex zijn .

Vandaar dat je het tweede deel niet zomaar mag weglaten.

gewoonlijk zegt men dan

het reele deel is van de vorm

C3 cos(w_i t) + C4 sin(w_i t) met C3 en C4 reeel

en deze vorm is te omvormen tot
\( a_i cos( w_i t + \phi_i ) \)
die C3 en die C4 zijn tijdens de omvorming opgeslorpt en die a en die phi

en dan heb je de gewenste uitkomst
Ik volg niet helemaal.

Die t: ik zie inderdaad zoiets in mijn cursus staan, dat is omdat
\(q_i\)
afhankelijk is van t?

Dat van het reële deel: waarom laat je dan niet gewoon het gedeelte
\(i (C_1 - C_2) \sin(\omega_i t)\)
weg?
Vroeger Laura.

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Lineaire dv met constante co

Die t: ik zie inderdaad zoiets in mijn cursus staan, dat is omdat
\(q_i\)
afhankelijk is van t?

De gegeven vergelijking was een differentiaalvergelijking in t.

t speelt hiet de rol in plaats van x in de wiskunde

t is de tijd voor de beweging van de deeltjes

wat is er nu gebeurd

je hebt ook t gebruikt t^2 -w^2 = 0

Dat is eigenlijk niet goed, maar verwarrend.

Gewoonlijk gebruikt men daar de letter D

In elk geval hebben we de uitkomst op voorwaarde dat je de t op de juiste plaats toevoegt.

----------------------------

Dat van het reële deel: waarom laat je dan niet gewoon het gedeelte
\(i (C_1 - C_2) \sin(\omega_i t)\)
weg?

omdat C1 en C2 ook complexe getallen zijn. Je kan dus niet zeggen
\(i (C_1 - C_2) \)
is reeel of zuiver imaginair.

In het eerste stuk zit een reeel deel en in het tweede stuk ook.

Vandaar die C3 en C4
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Berichten: 412

Re: Lineaire dv met constante co

Fernand schreef:Die t: ik zie inderdaad zoiets in mijn cursus staan, dat is omdat
\(q_i\)
afhankelijk is van t?

De gegeven vergelijking was een differentiaalvergelijking in t.

t speelt hiet de rol in plaats van x in de wiskunde

t is de tijd voor de beweging van de deeltjes

wat is er nu gebeurd

je hebt ook t gebruikt t^2 -w^2 = 0

Dat is eigenlijk niet goed, maar verwarrend.

Gewoonlijk gebruikt men daar de letter D

In elk geval hebben we de uitkomst op voorwaarde dat je de t op de juiste plaats toevoegt.

----------------------------

Dat van het reële deel: waarom laat je dan niet gewoon het gedeelte
\(i (C_1 - C_2) \sin(\omega_i t)\)
weg?

omdat C1 en C2 ook complexe getallen zijn. Je kan dus niet zeggen
\(i (C_1 - C_2) \)
is reeel of zuiver imaginair.

In het eerste stuk zit een reeel deel en in het tweede stuk ook.

Vandaar die C3 en C4
Als ik het goed begrijp, gebruik je die
\( q_i = (C_1 + C_2) \cos \omega_i + i (C_1 - C_2) \sin \omega_i t\)
gewoon niet, maar stel je gewoon dat het reëel deel van de oplossing gelijk moet zijn aan
\( C_3 \cos(\omega t) + C_4 \sin(\omega t) \)
? Hoe weet je dat er tussen de haakjes na sinus en cosinus
\(\omega t\)
moet staan?

Enorm bedankt voor je geduld en hulp trouwens ;)
Vroeger Laura.

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Lineaire dv met constante co

Als ik het goed begrijp, gebruik je die
\( q_i = (C_1 + C_2) \cos \omega_i + i (C_1 - C_2) \sin \omega_i t\)
moet staan?
Omdat een lineaire diff vergelijking altijd een veranderlijke heeft , Hier is het t.

Je zoekt tenslotte de baan dan de trillende deeltjes in functie van t.

De oplossing van de vergelijking is geen constante maar een functie vn t.

En de wiskundige achtergrond zegt dat die t op die plaats moet staan

De oplossing van de vergelijking is dus van de vorm

C3 cos(w t ) + C4 sin(wt)

en dit moet nu omvormd worden tot

a cos(w t + phi)

weet je hoe dat moet ?
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Reageer