Differentiaalvergelijking

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Berichten: 220

Differentiaalvergelijking

Hallo,

Ik heb een probleem bij deze differentiaalvergelijking met constante coefficienten:

y'' - 2*y' +y = x^2*e^(3*x)

de homogene oplossing die ik vind is : karakteristieke vgl: (D-1)^2 met fundamentele oplossing x*exp(x)

dan zoek ik de particuliere oplossing

de differentiaaloperator voor x^2*exp(3*x) is gelijk aan (D-3)^3 (is dit fout?)

dus de particuliere oplossing is yp= a*x^2*exp(3*x)

deze oplossing leid ik af(2 maal) en vul dan in in de vergelijking

Nu is het probleem (als iemand nog volgt :D ) dat ik mijn a niet kan bepalen aangezien ik bij het invullen uiteindelijk krijg:

2*a*exp(3*x) + 8*a*x*exp(3x) + 4*a*x^2*exp(3x)= x^2*exp(3x)

ziet iemand of ik de foute particuliere oplossing heb gekozen of wat ik fout doe?

groeten

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Differentiaalvergelijking

Je homogene oplossing is een lineaire combinatie van exp(x) en x.exp(x), met twee constanten.

Voor je particuliere oplossing moet je voorstel zo algemeen mogelijk zijn, door die x² wordt dan:
\(y_p = \left(ax^2+bx+c\right) e^{3x}\)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 220

Re: Differentiaalvergelijking

Bedankt daar help je me al een heel stuk mee vooruit!

dus als ik het goed begrijp is dus ook mijn homogene oplossing dan niet a*x*exp(x) maar (a*x+b)*exp(x)

dus de algemene oplossing is van de vorm :

y= (a*x+b)*exp(x) + (cx^2+dx+e)*exp(x)

?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Differentiaalvergelijking

dus als ik het goed begrijp is dus ook mijn homogene oplossing dan niet a*x*exp(x) maar (a*x+b)*exp(x)
Inderdaad; bij een k-de orde differentiaalvergelijking krijg je ook k constanten; hier orde 2.
phenomen schreef:dus de algemene oplossing is van de vorm :

y= (a*x+b)*exp(x) + (cx^2+dx+e)*exp(3x)
Bijna, let op de rode toevoeging.

Zonder beginvoorwaarden blijven a en b onbekend; c, d en e kan je bepalen.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 220

Re: Differentiaalvergelijking

Dat is een zeer grote opheldering,(plots komen de oefeningen uit) want ik doe dit blijkbaar al een tijdje fout.

bedankt TD

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Differentiaalvergelijking

Graag gedaan, succes nog!
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 220

Re: Differentiaalvergelijking

Iets verderop in mijn boek kom ik weer iets tegen dat ik niet begrijp. Ik denk dat het gelijkaardig is aan wat ik hier boven vroeg.

Ik heb de vgl y'' + 400y = -20*cos(20t)

particuliere oplossing van deze vgl is volgens mij: A*cos(20t)+B*sin(20t) (Methode vd onbepaalde coëfficiënten)

maar volgens mijn boek t*(A*cos(20t)+B*sin(20t))

weet iemand waarom dit zo is?

groetjes

Berichten: 220

Re: Differentiaalvergelijking

als er iemand een idee heeft, zeg maar op want ik heb morgen examen. (eigen schuld natuurlijk)

Re: Differentiaalvergelijking

particuliere oplossing van deze vgl is volgens mij: A*cos(20t)+B*sin(20t) (Methode vd onbepaalde coëfficiënten)


Het is een oplossing van y'' + 400y = 0

Berichten: 220

Re: Differentiaalvergelijking

dat klopt!

nu heb ik hem, bedankt!

doordat mijn homogene opl fout was ging mijn particuliere opl ook in het honderd

net op tijd! :D

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Differentiaalvergelijking

Misschien is het al duidelijk, maar voor de zekerheid: je voorstel voor een particuliere oplossing kan hier niet gewoon A*cos(20t)+B*sin(20t) zijn, omdat dit al vervat zit in de algemene (homogene) oplossing. De remedie is vermenigvuldigen met t (of indien nodig, t² enz).
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 220

Re: Differentiaalvergelijking

ja,

je moet de differentiaaloperatoren vermenigvuldigen. ik had als homogene oplossing de D + 400 gesplitst in

(D-20i)(D+20i) (met i imaginaire eenheid.)

blijkbaar moet dit toch gezien worden als D^2 + 20^2

dus ik had homogene oplossing (A*exp(20i)+B*exp(-20i) ) , waardoor ik niet doorhad dat ik een t moest bijvoegen bij de particuliere.

nu hoop ik dat ik geen nieuwe dingen als dit tegenkom want nu is het te laat :D

bedankt voor de hulp

Berichten: 220

Re: Differentiaalvergelijking

examenvraag: y'' + 4y = 3+2cos(t)^2

verdraaid gelijkaardig aan degene die ik hier heb gepost. Bedankt wetenschapsforum!

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Differentiaalvergelijking

Graag gedaan! Goed gegaan dan, neem ik aan: proficiat!
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer