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Forum "Gewöhnliche Differentialgleichungen" - Anfangswertproblem
Anfangswertproblem < gewöhnliche < Differentialgl. < Analysis < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Anfangswertproblem: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 15:31 Do 23.06.2011
Autor: mathefreak89

Aufgabe
Zeigen sie jeweils,dass das angegebene y als Funktion von x die allgemeine Lösung der angegebenen Differentialgleichung ist.

[mm] y=Ce^{-4x} [/mm] ,  y'+4y=0

hallo

Hab das jetz einfach mal mit Trennung der vriablen versucht, da wir eh noch nichts anders hatten^^

ich hab ja:

[mm] \bruch{dy}{dx}+4y=0 [/mm]

[mm] \bruch{1}{dx}=-4y*\bruch{1}{dy} [/mm]

[mm] dx=-\bruch{1}{4y}dy [/mm]

[mm] \integral_{}^{}{dx}=\integral_{}^{}{-\bruch{1}{4y} dy} [/mm]

Jetz weiß ich nich so ganz wie ich mit dem Ausdruck [mm] \integral_{}^{}{dx} [/mm] umgehen soll:

???=-ln(4y)

Und wie ich dann auf die geforderte form komme;)

Gruß

        
Bezug
Anfangswertproblem: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 15:49 Do 23.06.2011
Autor: schachuzipus

Hallo mathefreak,


> Zeigen sie jeweils,dass das angegebene y als Funktion von x
> die allgemeine Lösung der angegebenen
> Differentialgleichung ist.
>  
> [mm]y=Ce^{-4x}[/mm] ,  y'+4y=0
>  hallo
>  
> Hab das jetz einfach mal mit Trennung der vriablen
> versucht, da wir eh noch nichts anders hatten^^

???

Du sollst doch den anderen Weg gehen und überprüfen, ob die angegebene Lösung auch wirklich eine ist ...

Setze also [mm]y=Ce^{-4x}[/mm] in die DGL ein und rechne nach, ob sie erfüllt ist.

>  
> ich hab ja:
>  
> [mm]\bruch{dy}{dx}+4y=0[/mm]

Du musst erst umstellen:

Ach ich sehe, das hast du im Nachhinein ja auch gemacht ... ;-)

[mm]y'=-4y[/mm]

Damit [mm]\frac{y'}{y}=-4[/mm]

Also [mm]\frac{1}{y} \ \frac{dy}{dx} \ = \ -4[/mm]

Somit [mm]\frac{1}{y} \ dy \ = \ -4 \ dx[/mm]

Nun beiderseits integriern und dann nach [mm]y[/mm] auflösen.

Damit kommst du sicher auf [mm]y=y(x)=Ce^{-4x}[/mm] ...

>  
> [mm]\bruch{1}{dx}=-4y*\bruch{1}{dy}[/mm]
>  
> [mm]dx=-\bruch{1}{4y}dy[/mm]
>  
> [mm]\integral_{}^{}{dx}=\integral_{}^{}{-\bruch{1}{4y} dy}[/mm] [ok]
>  
> Jetz weiß ich nich so ganz wie ich mit dem Ausdruck
> [mm]\integral_{}^{}{dx}[/mm] umgehen soll:

Das ist nichts anderes als [mm]\int{1 \ dx}[/mm]

Und das ist [mm]=x+c[/mm]

>  
> ???=-ln(4y) [notok]

[mm]\int{-\frac{1}{4y} \ dy}=-\frac{1}{4}\ln(4|y|)=-\frac{1}{4}\ln(4)-\frac{1}{4}\ln(|y|)=-\frac{1}{4}\ln(|y|)+c_1[/mm]

Die Konstante [mm]c_1[/mm] steckst du mit in die integrationskonstante auf der "x"-Seite und nennst die meinetwegen [mm]\tilde c[/mm]

Du hast also [mm]-\frac{1}{4}\ln(|y|)=x+\tilde c[/mm]

Das gilt es noch nach [mm]y=y(x)[/mm] aufzulösen ...


>  
> Und wie ich dann auf die geforderte form komme;)
>  
> Gruß

LG

schachuzipus


Bezug
                
Bezug
Anfangswertproblem: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 16:42 Do 23.06.2011
Autor: mathefreak89

Ist mein x+c das gleiche wie x*ln(c)?? weil ich kann ja jede natürliche Zahl als logarithmus darstellen??

dann hätte ich ja -4x*ln(c)=ln(y)

Also:

[mm] Ce^{-4x}=y??? [/mm]

gruß

Bezug
                        
Bezug
Anfangswertproblem: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 16:48 Do 23.06.2011
Autor: schachuzipus

Hallo nochmal,


> Ist mein x+c das gleiche wie x*ln(c)??

Nein, wieso sollte das so sein?

> weil ich kann ja
> jede natürliche Zahl als logarithmus darstellen??
>  
> dann hätte ich ja -4x*ln(c)=ln(y)

Wir haben doch [mm]-\frac{1}{4}\ln(|y|)=x+\tilde c[/mm]

Mal [mm](-4)[/mm] auf beiden Seiten:

[mm]\ln(|y|)=-4x-4\tilde c[/mm]

"Exponieren"

[mm]e^{\ln(|y|)}=e^{-4x-4\tilde c}[/mm]

[mm]\gdw |y|=e^{-4x}\cdot{}e^{-4\tilde c}[/mm] Potenzgesetze

Nun ist [mm]e^{-4\tilde c}[/mm] eine Konstante, die wir auch [mm]c_2[/mm] nennen können:

Also [mm]|y|=c_2\cdot{}e^{-4x}[/mm] mit [mm]c_2\in\IR^+_0[/mm] !!

Es ist ja [mm]|y|\ge 0[/mm]

Betrag auflösen:

[mm]y=C\cdot{}e^{-4x}[/mm] mit [mm]C\in\IR[/mm] !!

> Also:
>  
> [mm]Ce^{-4x}=y???[/mm]
>  
> gruß

Gruß

schachuzipus


Bezug
                                
Bezug
Anfangswertproblem: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 17:06 Do 23.06.2011
Autor: mathefreak89

ah ok danke dir

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