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Aufgabe (DGL Anfangswertprobleme - Randwertprobleme):

Die DGL 2-ter Ordnung \( y^{\prime \prime}=y^{\prime}+1 \) hat die allgemeine Lösung

\( y=C_{1} \cdot e^{x}-x+C_{2} \)

a) Überprüfen Sie die Lösung durch Einsetzen in die DGL.

b) Wie lautet die Lösung des Anfangswertproblems \( y^{\prime \prime}=y^{\prime}+1, y(0)=0, ~ y^{\prime}(0)=1 ? \)

c) Wie lautet die Lösung des Randwertproblems \( y^{\prime \prime}=y^{\prime}+1, y(0)=0, ~ y(1)=0 \) ?


Ansatz/Problem:

Meine Rechnung:

\( y^{\prime \prime}=y^{\prime}+1 \)

a)

\( y=c_{1} \cdot e^{x}-x+c_{2} \)

\( \begin{array}{l} y^{\prime}=c_{1} \cdot e^{x}-1+c_{2} \\ y^{\prime \prime}=c_{1} \cdot e^{x}+c_{2} \end{array} \)

b)

\( y^{\prime \prime}=y^{\prime}+1, y(0)=0, y^{\prime}(0)=1 \)
\( \begin{aligned} \rightarrow 0 &=c_{1} \cdot e^{0}-0+c_{2} \\ 0 &=c_{1}+c_{2} ? \end{aligned} \)
\( \rightarrow 1 =c_{1} \cdot e^{1}-1+c_{2} \)

c) ?

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bei a) fehlt noch die explizite Bestätigung von y '' = y ' + 1. D.h.

y '' = ?= y' + 1

Probe:

C1 e^x + C2 =?= C1 e^x - 1 + C2 + 1 = C1 e^x + C2.

Also ok.

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EDIT: Du hattest b) und c) gemischt.

Korrektur wie folgt.

b) 0= C1 + C2   -----> C2 = -C1

1 = C1*e^0 - 1 + C2        | C2 einsetzen

2 = C1  - C1

2 = 0. LGS unlösbar.

Anfangswertproblem hat keine Lösung.

c) 0= C1 + C2   -----> C2 = -C1

0 = C1*e - 1 + C2        | C2 einsetzen

1 = C1*e  - C1

1 = C1(e - 1)

1/(e-1) = C1

C2 = -C1 = -1/(e-1) 

Lösung des Randwertproblems

y = 1/(e-1) *e^x - x - 1/(e-1)

Avatar von 162 k 🚀

Danke sehr ich war durch die ungültige Aussage erst verwirrt, deswegen hatte ich aufgehört zu rechnen :)

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