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Gibt es hier noch andere Lösungswege die eindeutige Lösbarkeit nachzuweisen? Ich habe irgendwas mit der Transponierten und Determinanten im Kopf. Kann mich aber nicht erinnern.

Ich fragen, weil es in der Klausur schnell gehen muss und C1, C2, C3 zu ermitteln lange dauert und fehleranfällig ist.


Vorab vielen Dank!
SS2021II-1.jpg

Text erkannt:

Ist dus Randuertproblem eindeutig lösbar? SS2027 II-1
\( \begin{array}{l} y^{\prime \prime \prime}-4 y^{\prime \prime}+5 y^{\prime}-2 y=0 \\ y(0)=1 \\ y^{\prime}(0)=1 \quad \text { Nullstellen sind gegeb: }: \\ \begin{array}{lll} y(1)=-1 & \lambda_{1 / 2}=1 & \lambda_{3}=2 \end{array} \\ \end{array} \)
Fundamentul basis:
\( y_{1}=e^{x}, y_{2}=x \cdot e^{x}, y_{3}=e^{2 x} \)
Ally. Löscung:
\( \begin{array}{l} y(x)=c_{1} \cdot e^{x}+c_{2} x \cdot e^{x}+c_{3} e^{2 x} \\ y^{\prime}(x)=c_{1} \cdot e^{x}+c_{2} x \cdot e^{x}+c_{2} e^{x}+2 c_{3} e^{2 x} \end{array} \)
RWP einsetren:
\( \begin{aligned} y(0) \stackrel{!}{=} 1 & =c_{1} \cdot e^{0}+c_{2} \cdot 0 \cdot e^{0}+c_{3} \cdot e^{2 \cdot 0} \\ 1 & =c_{1}+c_{3} \\ y^{\prime}(0) ! 1 & =c_{1} \cdot e^{0}+c_{2} \cdot 0 \cdot e^{0}+c_{2} \cdot e^{0}+2 c_{3} \cdot e^{2 \cdot 0} \\ y & =c_{1}+c_{2}+c_{3} \\ y(1) \stackrel{!}{=}-1 & =c_{2} \cdot c_{1}+c_{3} \cdot e^{2} \end{aligned} \)


SS2021II-1_2.jpg

Text erkannt:

Zn SS2021 II-1: LGS
\( \begin{array}{l} \begin{array}{lll} c_{1} & c_{2} & c_{3} \end{array} \\ C_{1}+C_{3 e}=e \mid: e \\ c_{1}=1-c_{3} \\ c_{1} \cdot=e-c_{3} e \\ c_{1}=1-\left(-\frac{1+e}{e(e-2)}\right) \\ C_{1}=1-\frac{(-1-e)}{e(e-2)} \mid 1 \text { ervatis } e(e-2) \\ C_{1}=\frac{e(e-2)}{e(e-2)}-\frac{-1-e}{e(e-2)} \\ =\frac{e^{2}-2 e+1+e}{e(e-2)} \\ =\frac{1+e^{2}-e}{e(e-2)} \\ c_{1}=-\frac{-1-e^{2}+e}{e(e-2)} \\ \end{array} \)

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Du brauchst nur zu überprüfen, ob die Determinante der Koeffizientenmatrix verschieden von Null ist. Wenn das so ist, ist das Randwertproblem eindeutig lösbar.

1 Antwort

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Determinante der Koeffizientenmatrix:

$$\det \begin{pmatrix} 1 & 0 & 1 \\ 1 & 1 & 2 \\ e & e & e^2 \end{pmatrix} = e \det \begin{pmatrix} 1 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 1 \\ 0 & 1 & e-1 \end{pmatrix} = e(e-2)\neq 0$$

Also eindeutig lösbar.

Avatar von 10 k

Wie kommst Du auf e det?

In der unteren Zeile ist e ein gemeinsamer Faktor. Den kann man bei einer Determinante "herausziehen".
Ich hab beim erstem Gleichheitszeichen mehrere Schritte auf einmal gemacht:
* e herausnehmen
* Zeile 2 - Zeile 1

* Zeile 3 - Zeile 1

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