Differentiaalvergelijking

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 1.069

Differentiaalvergelijking

Hallo,

Heeft iemand een tip om volgende 1ste orde DV op te lossen, ik vermoed dat ik een substitutie moet gebruiken, maar ik kom er niet op.
\(\frac{dy}{dx}=\frac{2x+4y+1}{x^2+4y^2+4xy}\)
Het eerste wat me opvalt is dat ik de DV kan schrijven als:
\(\frac{dy}{dx}=\frac{2(x+2y)+1}{(x+2y)^2}\)
Ik dacht dan aan een substitutie van
\(x+2y=t\)
(afhankelijk van x of y), maar dan zit ik weer vast met het scheiden van de veranderlijken.

Iemand een hint?

Bvd

Gebruikersavatar
Berichten: 2.097

Re: Differentiaalvergelijking

Je zit op de goede weg. Laat eens zien waar je vast zit bij het scheiden van veranderlijken.
"Why must you speak when you have nothing to say?" -Hornblower

Conserve energy: Commute with a Hamiltonian

Gebruikersavatar
Berichten: 1.069

Re: Differentiaalvergelijking

Bedankt ZVDP! Ik heb er nog eens naar gekeken en ik ben nu tot een oplossing gekomen waar ik ze wel kan splitsen:

Dus als ik de substitutie gebruik
\(x+2y=t\)
en dus
\(dt=dx+2dy \Leftrightarrow dy=\frac{dt}{2}-\frac{dx}{2}\)
Substitutie in de DV geeft:
\(\frac{\frac{dt-dx}{2}}{dx}=\frac{2t+1}{t^2}\)
\(\Leftrightarrow t^2\cdot\left(\frac{dt-dx}{2}\right)=(2t+1)dx\)
\(\Leftrightarrow \frac{t^2}{2}dt=(2t+1)dx + \left(\frac{dx}{2}\cdot t^2\right)\)
\(\Leftrightarrow t^2dt=\left(4t+2+t^2)dx\)
\(\Leftrightarrow \frac{t^2}{t^2+4t+2}dt=dx\)
Nu kan ik beide leden integreren:
\(\int \frac{t^2}{t^2+4t+2}dt=\int dx\)
Met de euclidische deling wordt de integrand:
\(\int \left(1-\frac{4t+2}{t^2+4t+2}\right)dt=x+C\)
\(\Leftrightarrow t - \int \left[\frac{2(2t+4)}{t^2+4t+2}-\frac{6}{t^2+4t+2}\right]dt=x+C\)
\(\Leftrightarrow t - 2\ln|t^2+4t+2|-\int \frac{6}{(t+2)^2-2}dx=x+C\)
\(\Leftrightarrow t - 2\ln|t^2+4t+2|-6\int \frac{6}{(t+2)^2-(\sqrt{2})^2}dt=x+C\)
Stel
\(t+2=v\)
dan is
\(dt=dv\)
en bijgevolg:
\(\Leftrightarrow t - 2\ln|t^2+4t+2|-6\int \frac{6}{v^2-(\sqrt{2})^2}dt=x+C\)
\(\Leftrightarrow t - 2\ln|t^2+4t+2|-\frac{3\ln|-t+\sqrt{2}-2|}{\sqrt{2}}+\frac{\ln|t+\sqrt{2}+2|}{\sqrt{2}}=x+C\)
Het zou kunnen dat er nog ergens een fout in zit bij het integreren, maar belangrijker nu is dat ik de werkwijze snap.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.097

Re: Differentiaalvergelijking

Ik heb ook niet alle stappen nagekeken, maar de werkwijze ziet er goed uit.

Je kan een stapje overslaan door meteen dy/dx=0.5dt/dx-0.5 te berekenen ipv dy alleen.
"Why must you speak when you have nothing to say?" -Hornblower

Conserve energy: Commute with a Hamiltonian

Reageer