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Aufgabe:

Gegeben das folgende Anfangswertproblem

$$\frac{dy}{dt}−y=f(t),y(0)=−1$$

Bestimmen Sie mit Hilfe der Methode der Variation der Konstanten die Lösungen der folgenden Differentialgleichungen


1. Die homogene Lösung des AWPs

$$\frac{dy}{dt}-y=0, y(0)=-1$$


2. Die Lösung des AWPs für $$f(t) = t^3+3t$$

$$\frac{dy}{dt}-y=t^3+3t, y(0)=-1$$


3. Die Lösung des AWPs für $$f(t) = cos(2t)$$

$$\frac{dy}{dt}-y=cos(2t), y(0)=-1$$


Problem/Ansatz:


Also für die erste Aufgabe habe ich $$y_h=C_1*e^t$$. Für $$y(0)=-1$$ musste also die homogene Lösung

$$-1=1*C_1$$, und folglich $$C_1=-1, y_h=-e^t$$ sein, aber scheinbar ist es nicht die richtige Lösung.


Für die 3. Aufgabe, also für $$f(t)=cos(2t)$$, habe ich

$$y=\frac{-4}{5}*e^t+\frac{2sin(2t)-cos(2t)}{5}$$, welches aber auch nicht die richtige Lösung ist. Ich weiß ehrlich gesagt nicht mehr, an welcher Stelle ich einen Fehler gemacht habe. Die 2. Aufgabe genauso, aber von der habe ich irgendwie noch weniger Ahnung.

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Beste Antwort

Hallo,

Die Anfangsbedingung mußt Du erst in das Endergebnis einsetzen.

Die 2 .Aufgabe hatte ich dir schon vorgerechnet.(war ähnlich)

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Avatar von 121 k 🚀

vielen Dank für die Antwort, aber ich habe noch eine Frage:

Also ich hab für die 3. Aufgabe für f(t)=cos(2t), y(0)=-1

erstmal (2sin(2t)-cos(2t))/5 + C als die partikulare Lösung bekommen, und damit für y(0)= -1:

-1 = C*1+(-1/5), C = -4/5 hingekriegt.

habe ich die partikulare Lösung richtig?

ich habe für die part. Lösung:

yp= (-1/5) cos(2t) +(2/5) sin(2t)

AWB: y(0)= -1

y=yh +yp

y=C1 e^t (-1/5) cos(2t) +(2/5) sin(2t)

-1 =C1 -1/5

C1=-4/5

->

Lösung:

y= (-4/5) e^t (-1/5) cos(2t) +(2/5) sin(2t)

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Hallo

die Anfangsbedingung darfst du nicht in die Lösung der homogenen einsetzen , erst ,wenn du die gesamte Lösung hast- deine Lösung ist richtig für 1.

was hast du denn für C(t) raus mit C'=f(t)/e^t?

also ist dein Ansatz: y(t) = C(t)*e^t.  daraus y' mit Produktregel  gibt dir C' und dann C

bei dem zweiten ist nur das -4/5 durch +4/5 zu ersetzen , oder du musst sagen was du für C(t) raus hast.

Gruß lul

Avatar von 106 k 🚀

Für C(t) habe ich ((2sin(2t)-cos(2t))*e^-t)/5 + C.

Kannst du mir vielleicht noch erklären, warum das -4/5 durch 4/5 ersetzt werden soll?

Hallo

mit deinem C(t) das ich auch habe hast du :

y=((2sin(2t)-cos(2t))*/5 + Ce-t,y(0)=1/5+C=-1

ich hatte leider y(0)=1, mit dem richtigen y(0) hast du mit -4/5 recht. sorry

lul

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