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Forum "Gewöhnliche Differentialgleichungen" - 1.DGL lösendurch Substitution
1.DGL lösendurch Substitution < gewöhnliche < Differentialgl. < Analysis < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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1.DGL lösendurch Substitution: Allgemeine Lösung
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:32 Fr 07.04.2006
Autor: sambalmueslie

Aufgabe
Allgmeine Lösung dieser Form:
$y' = f ( [mm] \bruch{y}{x} [/mm] )$

So meine Idee nachdem ich bisschen im Skript geschaut hab:

Erst mal das Skript:
Substitution: $u = [mm] \bruch{y}{x} [/mm] $
Rückführung:
$y = u * x$
$y' = u' * x + u $
$u' = [mm] \bruch{1}{x} [/mm] [f(u) - u] $

und dann steht da nur noch Trennung der Variablen und einsetzen in die Lösungsformel.

Das gefällt mir so ned ;-)

Hab es bei der Substitution mit der Form $y' = f(ax + by + c) $ hinbekommen das dann nachher ne allgmeine Form dasteht.

Jetzt mein Ansatz:
[mm] $\bruch{du}{dx} [/mm] = [mm] \bruch{1}{x} [/mm] [f(u) - u] $
umgestellt
[mm] $\bruch{du}{[f(u) - u]} [/mm] = [mm] \bruch{1}{x} [/mm] dx  $
Integral auf beiden Seiten:
$  [mm] \integral{\bruch{du}{[f(u) - u]}} [/mm] =  [mm] \integral{\bruch{1}{x} dx} [/mm] $
$ ln |f(u) - u | = ln |x| + ln (C) $
Auf beiden Seiten mit "e" erweitern
$ f(u) - u = C * x $

so und jetzt fehlt mir die Idee zum richtigen Einsetzen:
$ y' = Cx + u = u' x + u  [mm] \gdwCx [/mm] = u' x  [mm] \gdwC [/mm] = u'  [mm] \gdwu [/mm] = [mm] C_1 [/mm] x + [mm] C_2 [/mm] $
$ y = u * x = [mm] C_1 x^2 [/mm] + [mm] C_2 [/mm] x $

und das passt jetzt nicht hin, irgendwie??
Kann da jemand nen Fehler entdecken ??

Danke

        
Bezug
1.DGL lösendurch Substitution: Fehler
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 15:08 Fr 07.04.2006
Autor: leduart

Hallo muesli
> Allgmeine Lösung dieser Form:
>  [mm]y' = f ( \bruch{y}{x} )[/mm]
>  
> So meine Idee nachdem ich bisschen im Skript geschaut hab:
>  
> Erst mal das Skript:
>  Substitution: [mm]u = \bruch{y}{x}[/mm]
>  Rückführung:
> [mm]y = u * x[/mm]
>  [mm]y' = u' * x + u[/mm]
>  [mm]u' = \bruch{1}{x} [f(u) - u][/mm]
>  
> und dann steht da nur noch Trennung der Variablen und
> einsetzen in die Lösungsformel.
>  
> Das gefällt mir so ned ;-)
>  
> Hab es bei der Substitution mit der Form [mm]y' = f(ax + by + c)[/mm]
> hinbekommen das dann nachher ne allgmeine Form dasteht.

versteh ich net! Welche alg. Formel

> Jetzt mein Ansatz:
> [mm]\bruch{du}{dx} = \bruch{1}{x} [f(u) - u][/mm]

Das ist doch der aus dem Buch?

>  [mm]\bruch{du}{[f(u) - u]} = \bruch{1}{x} dx [/mm]
>  Integral auf
> beiden Seiten:
>  [mm]\integral{\bruch{du}{[f(u) - u]}} = \integral{\bruch{1}{x} dx}[/mm]
>  
> [mm]ln |f(u) - u | = ln |x| + ln (C)[/mm]

FALSCH, denn  [mm](ln |f(u) - u |)'= \bruch{f'(u)-1}{[f(u) - u]}}[/mm]

>  Auf beiden Seiten mit "e"
> erweitern
>  [mm]f(u) - u = C * x[/mm]

Wenn das richtig wäre, musst du nur u=y/x einsetzen.
aber, da das Integral sehr von f(u) abhängt gibt es sicher keine allgemeine Lösung! versuchs mal mit ein paar speziellen f  

> so und jetzt fehlt mir die Idee zum richtigen Einsetzen:
>  [mm]y' = Cx + u = u' x + u \gdwCx = u' x \gdwC = u' \gdwu = C_1 x + C_2[/mm]

Wie du dahin kommst, selbst mit deinem Fehler ist mir völlig schleierhaft
u'x+u=u'x heisst doch z.bsp u=0 daraus u'=0 und u'x=u' heisst doch auch u'=0!  

> [mm]y = u * x = C_1 x^2 + C_2 x[/mm]
>  
> und das passt jetzt nicht hin, irgendwie??
>  Kann da jemand nen Fehler entdecken ??

Ganz viele!
Gruss leduart

Bezug
                
Bezug
1.DGL lösendurch Substitution: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:18 Fr 07.04.2006
Autor: sambalmueslie


> Hallo muesli
>  > Allgmeine Lösung dieser Form:

>  >  [mm]y' = f ( \bruch{y}{x} )[/mm]
>  >  
> > So meine Idee nachdem ich bisschen im Skript geschaut hab:
>  >  
> > Erst mal das Skript:
>  >  Substitution: [mm]u = \bruch{y}{x}[/mm]
>  >  Rückführung:
> > [mm]y = u * x[/mm]
>  >  [mm]y' = u' * x + u[/mm]
>  >  [mm]u' = \bruch{1}{x} [f(u) - u][/mm]
>  
> >  

> > und dann steht da nur noch Trennung der Variablen und
> > einsetzen in die Lösungsformel.
>  >  
> > Das gefällt mir so ned ;-)
>  >  
> > Hab es bei der Substitution mit der Form [mm]y' = f(ax + by + c)[/mm]
> > hinbekommen das dann nachher ne allgmeine Form dasteht.
> versteh ich net! Welche alg. Formel
> > Jetzt mein Ansatz:
> > [mm]\bruch{du}{dx} = \bruch{1}{x} [f(u) - u][/mm]
>  Das ist doch
> der aus dem Buch?
>  >  [mm]\bruch{du}{[f(u) - u]} = \bruch{1}{x} dx[/mm]
>  >  Integral
> auf
> > beiden Seiten:
>  >  [mm]\integral{\bruch{du}{[f(u) - u]}} = \integral{\bruch{1}{x} dx}[/mm]
>  
> >  

> > [mm]ln |f(u) - u | = ln |x| + ln (C)[/mm]
>  FALSCH, denn  [mm](ln |f(u) - u |)'= \bruch{f'(u)-1}{[f(u) - u]}}[/mm]

Oki da hab ich was ganz schlimmes angestellt ;-)
das hab ich jetzt mal richtig (hoffentlich)*g* hingeschrieben:
[mm] $\integral{\bruch{du}{[f(u) - u]}} [/mm] =  ln |x| + C$

Nur da komm ich jetzt nicht weiter weil ich f(u) nicht kenne.
Kann ich da irgendwelche Rückschlüsse aus der Ursprünglichen Form
$y' = f(u) = f( [mm] \bruch [/mm] {y}{x} ) $ ziehen??
Kann f(u) beleibig sein oder nur $f(u) = u + C $

>  
> >  Auf beiden Seiten mit "e"

> > erweitern
>  >  [mm]f(u) - u = C * x[/mm]
>  Wenn das richtig wäre, musst du nur
> u=y/x einsetzen.
>  aber, da das Integral sehr von f(u) abhängt gibt es sicher
> keine allgemeine Lösung! versuchs mal mit ein paar
> speziellen f  
> > so und jetzt fehlt mir die Idee zum richtigen Einsetzen:
>  >  [mm]y' = Cx + u = u' x + u \gdwCx = u' x \gdwC = u' \gdwu = C_1 x + C_2[/mm]
>  
> Wie du dahin kommst, selbst mit deinem Fehler ist mir
> völlig schleierhaft
>  u'x+u=u'x heisst doch z.bsp u=0 daraus u'=0 und u'x=u'
> heisst doch auch u'=0!  

Dahin komme ich über $f(u) - u = C * x$ mit $f(u) = y'$ und nach f(u) umgestellt folgt dann:
$ f(u) = y' = Cx - u $ aber das ist ja inzwischen sowieso irrelevant.

> > [mm]y = u * x = C_1 x^2 + C_2 x[/mm]
>  >  
> > und das passt jetzt nicht hin, irgendwie??
>  >  Kann da jemand nen Fehler entdecken ??
>  Ganz viele!

:-( Mist ;-)

> Gruss leduart

Bezug
                        
Bezug
1.DGL lösendurch Substitution: ohne f(u) nix
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 00:04 Sa 08.04.2006
Autor: leduart

Hallo muesli
Ohne f(u) kannst du nix machen!
nur für einfache f gibts dann Lösungen!
Gruss leduart

Bezug
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