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ich habe eine kurze Frage bezüglich einer Laplace-Transformation mit Anfangsbedingungen, ich habe dort ein Problem, es ist die erste mit einer Anfangsbedingung ungleich 0. Laut Wolfram Alpha soll ich dann am Ende 1/(s^2+9) rausbekommen, ich bekomme aber 1/(s^2+10) raus. Kann mir jemand helfen und sagen, wo ich mich verrechnet haben könnte?

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Vorweg, ich selbst bin nur angehender ElektroIngenieur und kein Mathematiker, hinterfrage also alles was du siehst:


Wenn du deine Gleichung Laplace Transformierst erhältst du:

Y=(18-s^2)/(s^2*(s^2+9)) und beim transformieren ist dir auch der Fehler unterlaufen.

denn wie du richtig schreibst ist L{y ' '} = s^2*Y - s*y(0) -y ' (0)

in der nächsten Zeile jedoch lässt du -y ' (0) ,das ja den wert -1 hat, zu Y werden.


Weiter in der Rechnung:

du machst nun wahlweise Partialbruchzerlegung, bei komplexen nicht immer empfehlenswert! aber übersichtlicher zum Einsteigen

Y= 2/s^2 + (i/2)/(s-3i) - (i/2)/(s+3i)

Nun musst du noch zurücktransformieren ->

y(t) = 2*t + i/2 * exp(3it) - i/2* exp(-3it)

und harmonisch darstellen:

y(t) = 2*t  - sin(3t)

y(0) ist 0 y ' (0) ist -1 und y in die Gleichung eingesetzt gibt true zurück, diese Lösung ist also garantiert korrekt

den letzten Schritt, sowie die komplexen Zahlen kannst du umgehen wenn du dir die Laplace Transformation vom Sinus mal genau ansiehst.

Viel Spass beim rechnen
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Danke für die schnelle Antwort!

Die Lösung stimmt und ich kann alles bis auf die Frage unten nachvollziehen.

"denn wie du richtig schreibst ist L{y ' '} = s2*Y - s*y(0) -y ' (0)

in der nächsten Zeile jedoch lässt du -y ' (0) ,das ja den wert -1 hat, zu Y werden."

Diese Aussage ist mir noch nicht ganz klar, könntest du es eventuell noch mal verdeutlichen?

Ich verstehe nicht ganz, wie ich -y´(0) zu Y werden lasse. Ich dachte, ich setze da einfach die Anfangsbedingung -1 ein und -(-1)= +1. Deshalb bin ich auch auf die 10 und nicht 9 gekommen.

 
Ja sehr wohl ist -(-1)= 1 , jedoch ist -(-1) +9Y nicht 10 Y sondern = 9Y +1
Jetzt habe ich es verstanden, vielen Dank für die tolle Hilfe!

Der Vollständigkeit halbe, so sollte es passen, oder?

 

Die Partialbruchzerlegung war bereits gegeben bzw. ich habe sie im Aufgabenteil davor ausrechnen müssen und kann sie nun weiterverwenden.

 

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