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Bestimmen Sie die allgemeine Lösung der folgenden Differentialgleichung und berechnen Sie den Wert der freien Konstante für die angegebenen Nebenbedingung.

y ′ = −7y + 2x

P(1|4)

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Wir betrachten erstmal die homogene DGL und wenden dann die Trennung der Variablen an: $$y'=-7y \Rightarrow \frac{dy}{dx}=-7y  \\ \Rightarrow \frac{dy}{y}=-7dx ,\ , \ y\neq 0  \\ \Rightarrow \int \frac{dy}{y}=\int -7dx  \\ \Rightarrow \ln |y|=-7x +c \\ \Rightarrow e^{\ln |y|}=e^{-7x +c} \\ \Rightarrow |y|=e^{-7x} e^c  \\ \Rightarrow y=\pm e^ce^{-7x} \\ \Rightarrow y_H=Ce^{-7x}, \ \text{ wobei } \ C:= \pm e^c$$

Diese Lösung bekommen wir wenn y≠0. Wir müssen noch den Fall y=0 betrachten. Wir sehen dass y=0 die homogene DGL erfüllt. Das bedeutet dass yH=0 auch eine Lösung der homogene DGL ist. 

Da der inhomogene Teil der Gleichung eine Konstante ist, betrachten wir eine konstante als partikuläre Lösung, also yP=K. Das setzen wir in der DGL ein: $$y'=-7y+2 \Rightarrow (K)'=-7K+2 \Rightarrow 0=-7K+2 \Rightarrow K=\frac{2}{7}$$

Die allgemeine Lösung des DGL ist die Summe der Lösung der homogenen Gleichung yH und der partikulären Lösung: $$y=y_H+y_P=Ce^{-7x}+\frac{2}{7}$$

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Hallo MM,

(welches ist dein Vorname? :-) ) 

> C:= ± ec   " unterschlägt "   die Lösung yh = 0   und damit  die konstante Lösung  y = 2/7  der inhomogenen DGL. 

Wegen der Division durch y  musst du diese durch Einsetzen in die homogene DGL gesondert untersuchen.

Liebe Grüße   Wolfgang

Hallo Wolfgang,

mein Vorname ist Marianthi :-)

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