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Prüfungen/Testate 1./2. Sem. / Lösungen zur Klausurensammlung
« on: August 18, 2010, 07:56:48 am »
zu Aufgabe 4 2005:
du setzt y2(x), y2'(x) und y2''(x), so wie in dem zitat eben beschrieben in deine ursprüngliche DGL ein
[latex]
&y_2(x)=v(x)y_1(x)=v(x)(1+e^x)\\
y_2'(x)=v'(x)y_1(x)+v(x)y_1'(x)=v'(x)(1+e^x)+v(x)e^x\\
y_2''(x)=v''(x)y(x)+2v'(x)y'(x)+v(x)y''(x)=v''(x)(1+e^x)+2v'(x)e^x+v(x)e^x\\
\\(1+e^x)y''_2(x)+2y_2'(x)+a_0(x)y_2(x)=0\\
(1+e^x)[v''(x)(1+e^x)+2v'(x)e^x+v(x)e^x]+2[v'(x)(1+e^x)+v(x)e^x]+a_0v(x)(1+e^x)=0$[/latex]
das nennt man "Reduktionsverfahren von d'Alembert" und benutzt es immer bei linearen DGL höherer Ordnung mit variablen koeffizienten. dem reduktionsverfahren zufolge muss nach einsetzen der substitutionen der einfache variable koeffizient wegfallen. also a0 so wählen, dass sich v(x) kürzt
[latex]|:(1+e^x)\\
v''(1+e^x)+2v'e^x+ve^x+2v'+2v \frac{e^x}{1+e^x}+a_0v=0\\
\Rightarrow e^x + \frac{2e^x}{1+e^x}+a_0=0\\
\Leftrightarrow a_0=-e^x-\frac{2e^x}{1+e^x}$\\
hier im prinzip auch egal, weils eh rausfallen soll, aber damit hat man schonmal b)\\
es bleibt: $v''(1+e^x)+2v'(e^x+1)=0\\
e^x+1$ wird niemal 0, kann also gekürzt werden:\\
$v''+2v'=0$ es fehlt die 0-te ableitung: substituiere $z:=v'$ bzw. $z'=v''\\
z'+2z=0$ TdV liefert: $z(x)=e^{-2x}\cdot c_1$\\
Resubstituieren: $v'(x)=z(x) \Rightarrow v(x)=-\frac{e^{-2x}\cdot c_1}{2}+c_2\\
y_2(x)=y_1(x)v(x)= [-\frac{e^{-2x}\cdot c_1}{2}+c_2](1-e^x)[/latex]
du setzt y2(x), y2'(x) und y2''(x), so wie in dem zitat eben beschrieben in deine ursprüngliche DGL ein
[latex]
&y_2(x)=v(x)y_1(x)=v(x)(1+e^x)\\
y_2'(x)=v'(x)y_1(x)+v(x)y_1'(x)=v'(x)(1+e^x)+v(x)e^x\\
y_2''(x)=v''(x)y(x)+2v'(x)y'(x)+v(x)y''(x)=v''(x)(1+e^x)+2v'(x)e^x+v(x)e^x\\
\\(1+e^x)y''_2(x)+2y_2'(x)+a_0(x)y_2(x)=0\\
(1+e^x)[v''(x)(1+e^x)+2v'(x)e^x+v(x)e^x]+2[v'(x)(1+e^x)+v(x)e^x]+a_0v(x)(1+e^x)=0$[/latex]
das nennt man "Reduktionsverfahren von d'Alembert" und benutzt es immer bei linearen DGL höherer Ordnung mit variablen koeffizienten. dem reduktionsverfahren zufolge muss nach einsetzen der substitutionen der einfache variable koeffizient wegfallen. also a0 so wählen, dass sich v(x) kürzt
[latex]|:(1+e^x)\\
v''(1+e^x)+2v'e^x+ve^x+2v'+2v \frac{e^x}{1+e^x}+a_0v=0\\
\Rightarrow e^x + \frac{2e^x}{1+e^x}+a_0=0\\
\Leftrightarrow a_0=-e^x-\frac{2e^x}{1+e^x}$\\
hier im prinzip auch egal, weils eh rausfallen soll, aber damit hat man schonmal b)\\
es bleibt: $v''(1+e^x)+2v'(e^x+1)=0\\
e^x+1$ wird niemal 0, kann also gekürzt werden:\\
$v''+2v'=0$ es fehlt die 0-te ableitung: substituiere $z:=v'$ bzw. $z'=v''\\
z'+2z=0$ TdV liefert: $z(x)=e^{-2x}\cdot c_1$\\
Resubstituieren: $v'(x)=z(x) \Rightarrow v(x)=-\frac{e^{-2x}\cdot c_1}{2}+c_2\\
y_2(x)=y_1(x)v(x)= [-\frac{e^{-2x}\cdot c_1}{2}+c_2](1-e^x)[/latex]