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Aufgabe:

Berechnen Sie eine Lösung des Anfangswertproblems
\( u^{\prime}(t)+2 t u(t)+t u^{2}(t)=3 t, \quad u(0)=2 . \)


Problem/Ansatz:

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Hallo,

Lösung via Trennung der Variablen:

u'(t) +2 t u(t) +t u^2(t)=3t

u'(t) = 3t - 2 t u(t) -t u^2(t)

u'(t) =  t(3 - 2 u(t) - u^2(t))

du/dt= t(3 - 2 u(t) - u^2(t))

du/(3 - 2 u(t) - u^2(t))= t *dt

-du/((3 + u(t))*(u-1)) = t *dt

ln|u+3| /4 - ln|u-1| /4 = t^2/2 +C | *4

ln|u+3| - ln|u-1| = 2 t^2 +4C

ln| \( \frac{u+3}{u-1} \)|= 2 t^2 +4C | e hoch

|\( \frac{u+3}{u-1} \)|= e^(2 t^2 +4C)

u= (-e^(2t^2 +4c) -3)/(1 -e^(2t^2+4c))

zum Schluß die AWB in die Lösung einsetzen: u(0)=2

2= (-e^(4c) -3)/(1 -e^(4c))

c=ln(5)/4


Lösung:

\( u(t)=\frac{5 e^{2 t^{2}}+3}{5 e^{2 t^{2}}-1} \)

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