DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

Relevanta dokument
DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

R LÖSNINGG. Låt. (ekv1) av ordning. x),... satisfierar (ekv1) C2,..., Det kan. Ekvationen y (x) har vi. för C =4 I grafen. 3x.

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

1. Rita in i det komplexa talplanet det område som definieras av följande villkor: (1p)

TENTAMEN TEN2 i HF1006 och HF1008

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR

DIFFERENTIALEKVATIONER AV FÖRSTA ORDNINGEN

= 0 vara en given ekvation där F ( x,

TENTAMEN TEN2 i HF1006 och HF1008

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Crash Course Envarre2- Differentialekvationer

(2xy + 1) dx + (3x 2 + 2x y ) dy = 0.

TENTAMEN HF1006 och HF1008

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Komplettering: 9 poäng på tentamen ger rätt till komplettering (betyg Fx).

Komplettering: 9 poäng på tentamen ger rätt till komplettering (betyg Fx).

MATEMATIK OCH MAT. STATISTIK 6H3000, 6L3000, 6H3011 TEN

TATA42: Föreläsning 7 Differentialekvationer av första ordningen och integralekvationer

x 2 5x + 4 2x 3 + 3x 2 + 4x + 5. d. lim 2. Kan funktionen f definieras i punkten x = 1 så att f blir kontinuerlig i denna punkt? a.

Vi betraktar homogena partiella differentialekvationer (PDE) av andra ordningen

AUTONOMA DIFFERENTIALEKVATIONER

Matematiska Institutionen L osningar till v arens lektionsproblem. Uppgifter till lektion 9:

TENTAMEN HF1006 och HF1008 TEN2 10 dec 2012

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Uppgift 1. Bestäm definitionsmängder för följande funktioner 2. lim

Studietips info r kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

x 2 5x + 4 2x 3 + 3x 2 + 4x + 5. d. lim 2. Kan funktionen f definieras i punkten x = 1 så att f blir kontinuerlig i denna punkt? a.

Institutionen för Matematik, KTH Lösningar till tentamen i Analys i en variabel för I och K (SF1644) 1/ e x h. (sin x) 2 1 cos x.

b) (2p) Bestäm alla lösningar med avseende på z till ekvationen Uppgift 3. ( 4 poäng) a ) (2p) Lös följande differentialekvation ( y 4) y

Tentamen i Matematisk analys, HF1905 exempel 1 Datum: xxxxxx Skrivtid: 4 timmar Examinator: Armin Halilovic

1 dy. vilken kan skrivas (y + 3)(y 3) dx =1. Partialbråksuppdelning ger y y 3

TENTAMEN 8 jan 2013 Tid: Kurs: Matematik 1 HF1901 (6H2901) 7.5p Lärare:Armin Halilovic

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Tentamen i matematik. f(x) = 1 + e x.

TENTAMEN HF1006 och HF1008

TENTAMEN HF1006 och HF1008

(y 2 xy) dx + x 2 dy = 0 y(e) = e. = 2x + y y = 2x + 3y 2e 3t, = (x 2)(y 1) y = xy 4. = x 5 y 3 y = 2x y 3.

Spänningsfallet över ett motstånd med resistansen R är lika med R i(t)

Matematik D (MA1204)

Prov i Matematik Prog: NV, Lär., fristående Analys MN UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard, tel

SEPARABLA DIFFERENTIALEKVATIONER

Studietips inför kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

Några viktiga satser om deriverbara funktioner.

EXISTENS AV EN UNIK LÖSNING TILL FÖRSTAORDNINGENS BEGYNNELSEVÄRDESPROBLEM

Föreläsningen ger en introduktion till differentialekvationer och behandlar stoff från delkapitel 18.1, 18.3 och 7.9 i Adams. 18.

x 2 5x + 4 2x 3 + 3x 2 + 4x + 5. d. lim 2. Kan funktionen f definieras i punkten x = 1 så att f blir kontinuerlig i denna punkt? a.

Notera att tecknet < ändras till > när vi multiplicerar ( eller delar) en olikhet med ett negativt tal.

Tentamen i Matematik 1 HF aug 2012 Tid: Lärare: Armin Halilovic

z = z 2. z = z 2 z /z 2 = 1 1 z = x + c z(x) = x + c = ln x + c + c 2 y(x) = ln y = 0 y(x) = c 2

TENTAMEN HF1006 och HF1008 TEN2 13 jan 2014

KTH Matematik SF1633 Differentialekvationer I, för I1 Kontrollskrivning nr 2, Måndag den 31 mars 2008, kl Version: A Namn:... Personnr:...

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

y + 1 y + x 1 = 2x 1 z 1 dy = ln z 1 = x 2 + c z 1 = e x2 +c z 1 = Ce x2 z = Ce x Bestäm den allmänna lösningen till differentialekvationen

201. (A) Beräkna derivatorna till följande funktioner och förenkla så långt som möjligt: a. x 7 5x b. (x 2 x) 4. x 2 +1 x + 1 x 2 (x + 1) 2 f.

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A. e 50k = k = ln 1 2. k = ln = ln 2

SAMMANFATTNING TATA41 ENVARIABELANALYS 1

v0.2, Högskolan i Skövde Tentamen i matematik

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic

Lösningsförslag v1.1. Högskolan i Skövde (SK) Svensk version Tentamen i matematik

d dx xy ( ) = y 2 x, som uppfyller villkoret y(1) = 1. x, 0 x<1, y(0) = 0. Bestäm även y( 2)., y(0) = 0 har entydig lösning.

= y(0) för vilka lim y(t) är ändligt.

Program: DATA, ELEKTRO

Lösningsförslag obs. preliminärt, reservation för fel

Planering för Matematik kurs E

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamensskrivning i Differentialekvationer I, SF1633(5B1206).

Y=konstant V 1. x=konstant. TANGENTPLAN OCH NORMALVEKTOR TILL YTAN z = f ( x, LINEARISERING NORMALVEKTOR (NORMALRIKTNING) TILL YTAN.

med angivande av definitionsmängd, asymptoter och lokala extrempunkter. x 2 e x =

+ 5a 16b b 5 då a = 1 2 och b = 1 3. n = 0 där n = 1, 2, 3,. 2 + ( 1)n n

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Måndagen den 11 januari 2016

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

För att uttrycka den primitiva funktionen i den ursprungliga variabeln sätter vi in θ = arcsin 2x. Lektion 14, Envariabelanalys den 23 november 1999

AB2.8: Laplacetransformation av derivator och integraler. Differentialekvationer

SF1626 Flervariabelanalys

Lösningsförslag, preliminär version 0.1, 23 januari 2018

Tentamen i matematik. f(x) = ln(ln(x)),

SF1626 Flervariabelanalys Bedömningskriterier till tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, moment TEN2 (analys) Datum: 29 okt 2016 Skrivtid 9:00-13:00

dy dx = ex 2y 2x e y.

LMA515 Matematik, del B Sammanställning av lärmål

Lösningsförslag till Tentamen: Matematiska metoder för ekonomer

Kap Funktioner av flera variabler, definitionsmängd, värdemängd, graf, nivåkurva. Gränsvärden, kontinuitet.

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

a) Bestäm samtliga asymptoter (lodräta/vågräta/sneda). b) Bestäm samtliga stationära punkter och deras karaktär (min/max/terrass). c) Rita grafen.

Mekanik FK2002m. Kinetisk energi och arbete

= ye xy y = xye xy. Konstruera även fasporträttet med angivande av riktningen på banorna. 5. Lös systemet x

UPPSALA UNIVERSITET Envariabelanalys IP1/Hösten L.Höglund, P.Winkler, S. Zibara Ingenjörsprogrammen Tel: , ,

Spänningsfallet över ett motstånd med resistansen R är lika med R i(t)

1 x dx Eftersom integrationskonstanten i (3) är irrelevant, kan vi använda oss av 1/x som integrerande faktor. Låt oss beräkna

Kontrollskrivning 25 nov 2013

Högskolan i Skövde (SK, JS) Svensk version Tentamen i matematik Lösningsförslag till del I

x 1 1/ maximum

, x > 0. = sinx. Integrera map x : x 3 y = cosx + C. 1 cosx x 3. = kn där k är. k = 1 22 ln 1 2 = 1 22 ln2, N(t) = N 0 e t. 2 t 32 N 1.

Komplettering: 9 poäng på tentamen ger rätt till komplettering (betyg Fx).

6.2 Implicit derivering

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Transkript:

DIFFERENTIALEKVATIONER INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP Differentialekvation (DE) är en ekvation som innehåller derivator av en eller flera okända funktioner ORDINÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER i) En differentialekvation är ordinär om den okända funktionen beror av variabler T e y ( y( sin( är en ordinär DE (Den okända funktionen y ( beror av en variabel ii) Om den okända funktionen beror av eller flera variabler ( då kallas funktionens derivator för partiella derivator ) kallas DE för partiell differentialekvation T e f f (, y) (, y) y y är en partiell DE I vår kurs ingår endast några typer av ordinära DE EKVATIONENS ORDNING En differentialekvations ordning definieras som ordningen hos den högsta förekommande derivatan T e a) Ekvationen 0 ( y( är av tredje ordningen y d y dy b) Ekvationen y ln är av andra ordningen d d 8 c) Ekvationen y ( t är av första ordningen Uppgift Bestäm ordningen av följande differentialekvationer a) y ( sin y ( dy d y d y b) y tan t dt dt dt tre b) fyra LÖSNING TILL EN DIFFERENTIALEKVATIONEN En lösning till en differentialekvation är en funktion som är definierad på ett intervall (a,b) och som på detta intervall uppfyller det samband som differentialekvationen anger T e e är en lösning till ekvationen y ( 0 på intervallet (, ) Uppgift Bestäm om y ( är en lösning till differentialekvationen y ( om a) e b) Ce där C är ett konstant tal c) e av

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR Differentialekvationer Inledning Lösning: a) Först, från y ( ) e ekvationen och får : y ( 0e Vi substituerar ) och y( ) i Vänsterledet VL= y ( 0 e ( e ) Eftersom HL = ser vi att VL =HLL Därmed är y ( e en lösning tilll DE ja b) ja c) nej Uppgift Bestäm om y ( är en lösning till differentialekvationen y( y( y ( 0 om a) y ( e b) y ( 0e c) e, d) y ( ) Ce ( C är ett konstant tal) ja b) ja c) ja d) ja e) nej e) ( e ( ) ENKLA EKVATIONER AV TYP y n ( f ( Ekvationer av typ ( ) y n ( f ( (dvs derivatan av ordning n är given eplicit som enn funktion av löser vi genom upprepad integration Vi integrerarr högerledett f ( n gånger Ekvationen y ( f ( har oändligt många lösningar f ( d C Eempel Lös ekvationen y ( Lösning: Från y ( d C ( där C ett ett konstant tal) Alltså oändligt många lösningar Alla ges av uttrycket C (Den allmänna lösningen) För varje val av konstanten C får vi en lösning (en partikulär lösning) Till eempel, för C = en partikulär lösning för C = en annan partikulär lösning I grafen bredvid lösningskurvorna för C =, 0,,, och av

Uppgift a) Lös ekvationen y ( b) Bestäm den lösning som uppfyller kravet y ( ) Lösning a) Från y ( ( ) d C Alltså är C den allmänna lösningen b) För att få den lösning som uppfyller kravet ) substituerar vi = och y= i den allmänna lösningen C och bestämmer C Vi har C som ger C= Alltså är y ( den lösning som uppfyller y ( ) y ( ) C b) y ( Ekvationen y ( f ( har oändligt många lösningar som vi får genom att integrera högerledet två gånger: Först bestämmer vi första derivatan genom att integrera andra derivatan y( f ( d C Därefter integrerar vi en gång till och får ( f ( d d C C Uppgift Lös ekvationen y ( sin Lösning Från y ( sin y( (sin ) d cos C Integrera en gång till: ( cos C) d sin C C 0 Svar sin C C 0 Uppgift 6 a) Bestäm den allmänna lösningen till ekvationen y ( 0sin b) Bestäm den lösning som uppfyller begynnelsevillkoren y ( 0) y ( 0) Lösning a) Från y ( 0sin y( (0 sin ) d 0cos C av

Integrera en gång till: ( 0cos C) d C C Alltså är C C den allmänna lösningen b) Från y ( 0) och allmänna lösningen 0 0 C 0 C C Från y ( 0) och y ( 0cos C 0cos0 0 C 0 C C Därmed är y ( den sökta lösningen som uppfyller båda villkor C C b) y ( TILLÄMPNINGAR Hastighet och acceleration vid en rätlinjig rörelse Låt s ( beskriva position av en objekt som rör sig rätlinjig längs s-aeln (t e -aeln y-aeln eller z-aeln) Då följande formler för hastigheten v (, farten v ( och accelerationen : Positionen vid tiden t: s s( Hastigheten : v( s( Farten: v( s( Accelerationen a( s ( den totala längden av vägen som objekt passerar under tidsintervall t t t är t L v( dt t Härav kan vi beräkna positionen s( om hastigheten v( är känd: s ( v( dt C Om vi vet accelerationen a( då kan vi beräkna hastigheten v ( a( dt C och därefter integrera en gång till för att få positionen s ( v( dt C Uppgift 7 En partikel rör sig längs y-aeln med accelerationen a ( ( i lämpliga enheter t e m/s ) Vid tidpunkten t betecknar vi partikelns position med och partikelns hastighet med v( Bestäm partikelns position och v( om 0) =0 och ) = Tips: y ( v(, y ( v( a( Lösning: Från y ( a( y ( av

Därför ( efter en integration) y( ( ) dt t C Vi integrerar en gång till och får ( t C) dt t Ct D Alltså t Ct D Konstanterna C och D bestämmer vi med hjälp av givna villkor 0) =0 och ) = Först, från 0) =0 får vi 0 D och därför y ( t Ct 0 Nu substituerar vi ) = och får C 0 C 6 Alltså y ( t 6t 0 Nu v ( y( t 6 Svar: y ( t 6t 0 och v ( t 6 av