HOMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER MED KONSTANTA KOEFFICIENTER

Relevanta dokument
HOMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER MED KONSTANTA KOEFFICIENTER

Om i en differentialekvation saknas y, dvs om DE har formen F ( x, . Ekvationen z ) 0. Med andra ord får vi en ekvation av ordning (n 1).

LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV FÖRSTA ORDNINGEN

ICKE-HOMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER MED KONSTANTA KOEFFICIENTER, ENKLA HÖGERLED

ICKE-HOMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER MED KONSTANTA KOEFFICIENTER, ENKLA HÖGERLED

SEPARABLA DIFFERENTIALEKVATIONER

TENTAMEN I MATEMATIK MED MATEMATISK STATISTIK HF1004 TEN

Kontrollskrivning Introduktionskurs i Matematik HF0009 Datum: 25 aug Uppgift 1. (1p) Förenkla följande uttryck så långt som möjligt:

arctan x tan x cot x dx dz dx arcsin x x 1 ln x 1 log DERIVERINGSREGLER och några geometriska tillämpningar

NÅGRA OFTA FÖREKOMMANDE KONTINUERLIGA FÖRDELNINGAR. Fördelningsfunk. t 2

Kontinuerliga fördelningar. b), dvs. b ). Om vi låter a b. 1 av 12

KONTINUERLIGA STOKASTISKA VARIABLER ( Allmänt om kontinuerliga s.v.)

re (potensform eller exponentialform)

TENTAMEN Datum: 28 maj 08 TEN1: Differentialekvationer, komplexa tal och Taylors formel

Anmärkning1. L Hospitals regel gäller även för ensidiga gränsvärden och dessutom om

Svar: a) i) Typ: linjär DE med konstanta koefficienter i homogena delen dy men också separabel ( y = 10 4y

TEORETISKT PROBLEM 3 VARFÖR ÄR STJÄRNOR SÅ STORA?

ÖVN 3 - DIFFERENTIALEKVATIONER OCH TRANSFORMMETODER - SF Nyckelord och innehåll

TNA003 Analys I Lösningsskisser, d.v.s. ej nödvändigtvis fullständiga lösningar, till vissa uppgifter kap P4.

2. Bestäm en ON-bas i det linjära underrummet [1 + x, 1 x] till P 2 utrustat med skalärprodukten

Robin Ekman och Axel Torshage. Hjälpmedel: Miniräknare

Tentamen i Matematik 1 HF1901 (6H2901) 8 juni 2009 Tid:

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, Moment: TEN2 (analys) Datum: Lördag, 9 jan 2016 Skrivtid 13:00-17:00

Räkneövning i Termodynamik och statistisk fysik

vara en given funktion som är definierad i punkten a. i punkten a och betecknas f (a)

11. Egenvärden och egenvektorer

Tentamen TMV210 Inledande Diskret Matematik, D1/DI2

i) exakt en lösning ii) oändligt många lösningar iii) ingen lösning.

Kurs: HF1903 Matematik 1, Moment TEN2 (Analys) Datum: 21 augusti 2015 Skrivtid 8:15 12:15. Examinator: Armin Halilovic Undervisande lärare: Elias Said

Lösningar till ( ) = = sin x = VL. VSV. 1 (2p) Lös fullständigt ekvationen. arcsin( Lösning: x x. . (2p)

1 (3k 2)(3k + 1) k=1. 3k 2 + B 3k(A + B)+A 2B =1. A = B 3A =1. 3 (3k 2) 1. k=1 = 1. k=1. = (3k + 1) (n 1) 2 1

Tryckkärl (ej eldberörda) Unfired pressure vessels

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, moment TEN2 (analys) Datum: 22 dec 2016 Skrivtid 8:00-12:00

4.1 Förskjutning Töjning

Tentamen i SG1140 Mekanik II, Inga hjälpmedel förutom: papper, penna, linjal, passare. Lycka till!

HOMOGENA DIFFERENTIALEKVATIONSSYSTEM MED KONSTANTA KOEFFICIENTER

som gör formeln (*) om vi flyttar första integralen till vänsterledet.

Undervisande lärare: Fredrik Bergholm, Elias Said, Jonas Stenholm Examinator: Armin Halilovic

Matematisk statistik

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA JANUARI 2017

Knagge. Knaggarna tillverkas av 2,0 ± 0,13 mm galvaniserad stålplåt och har 5 mm hål för montering med ankarspik eller ankarskruv.

(x y) 2 e x2 y 2 da, D. där D är den triangelskiva som har sina hörn i punkterna (0, 0), (0, 2) och (2, 0). dx + y 3 e y dy,

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA AUGUSTI 2018

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA APRIL 2016

Program: DATA, ELEKTRO

1. Låt M, +,,, 0, 1 vara en Boolesk algebra och x,

Definition 1a: En talföljd är en reell (eller komplex) funktion vars definitionsmängd är mängden av naturliga tal {0,1,2,3,4, }.

Vid tentamen måste varje student legitimera sig (fotolegitimation). Om så inte sker kommer skrivningen inte att rättas.

Vi betraktar homogena partiella differentialekvationer (PDE) av andra ordningen

Lektionsuppgifter i regressionsanalys

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA JANUARI 2018

Tentamen 2008_03_10. Tentamen Del 1

DEMONSTRATION TRANSFORMATORN I. Magnetisering med elström Magnetfältet kring en spole Kraftverkan mellan spolar Bränna spik Jacobs stege

Sammanfattning av ALA-B 2007

Epipolärgeometri och den fundamentala matrisen. Epipolarlinje. Epipoler. Exempel. vara dess avbildning i två bilder genom

ICKE-HOMOGENA DIFFERENTIALEKVATIONSSYSTEM ( MED KONSTANTA KOEFFICIENTER I HOMOGENA DELEN)

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

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA AUGUSTI 2017

24 poäng. betyget Fx. framgår av. av papperet. varje blad.

Tentamen 1 i Matematik 1, HF sep 2017, kl. 9:00-13:00

MA2001 Envariabelanalys 6 hp Mikael Hindgren Tisdagen den 12 januari 2016 Skrivtid:

Uppgift 1. (4p) (Student som är godkänd på KS1 hoppar över uppgift 1.) b) Bestäm volymen av parallellepipeden som spänns upp av vektorerna

Kap 3.7, 17.8 Linjära differentialekvationer med konstanta koefficienter.

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

Ekvationen (ekv1) kan bl. annat beskriva värmeledningen i en tunn stav där u( x, temperaturen i punkten x vid tiden t.

Förra gången: fördelningar Omfattande system med många partiklar kan praktiskt bara beskrivas i statistiska termer.

MA2001 Envariabelanalys 6 hp Mikael Hindgren Tisdagen den 9 januari Skrivtid:

spänner upp ett underrum U till R 4. Bestäm alla par av tal (r, s) för vilka vektorn (r 3, 1 r, 3, 22 3r + s) tillhör U. Bestäm även en bas i U.

============================================================ vara en given funktion som är definierad i en punkt. i punkten a och betecknas f (a) def

STABILITET FÖR ICKE-LINJÄRA SYSTEM

ATLAS-experimentet på CERN (web-kamera idag på morgonen) 5A1247, modern fysik, VT2007, KTH

(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.

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

Bengt Sebring September 2000 Sida: 1 Ordförande GRANSKNINGSRAPPORT 2/2000

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA AUGUSTI 2016

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

= y(0) för vilka lim y(t) är ändligt.

Räkneövningar populationsstruktur, inavel, effektiv populationsstorlek, pedigree-analys - med svar

Tentamensskrivning i Mekanik, Del 2 Dynamik för M, Lösningsförslag

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

Lösningar till Matematisk analys

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

Följande uttryck används ofta i olika problem som leder till differentialekvationer: Formell beskrivning. A=kB. A= k (för ett tal k)

Prov i matematik Distans, Matematik A Analys UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen

Envariabelanalys 2, Föreläsning 8

Algebra och geometri 5B Matlablaboration

Skriv väl, motivera och förklara vad du gör. Betygsgränser: p. ger betyget 3, p. ger betyget 4 och 40 p. eller mer ger betyget

Crash Course Envarre2- Differentialekvationer

y = sin 2 (x y + 1) på formen µ(x, y) = (xy) k, där k Z. Bestäm den lösning till ekvationen som uppfyler begynnelsevillkoret y(1) = 1.

Laboration 1 Svartkroppsstrålning Wiens lag

Tentamenn. som har. del II. Handbook av Råde. Del I. Modul 1. fasporträttt. x 2 är en 0, x. Sida 1 av 25

Uppskatta ordersärkostnader för inköpsartiklar

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

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

STABILITET FÖR LINJÄRA HOMOGENA SYSTEM MED KONSTANTA KOEFFICIENTER

Lineära system av differentialekvationer

Dagens teman. Linjära ODE-system av ordning 1:

Hittills på kursen: E = hf. Relativitetsteori. vx 2. Lorentztransformationen. Relativistiskt dopplerskift (Rödförskjutning då källa avlägsnar sig)

Teori för linjära ordinära differentialkvationer med konstanta koefficienter

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

Transkript:

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR omogna linjära diffrntialkvationr OMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER MED KONSTANTA KOEFFICIENTER Linjär diffrntialkvation (DE) md konstanta koffiintr är n kvation av följand tp ( n) ( n ) a a a n a0 f ( ) () där koffiintr a n,, a, a, a0 är konstantr Om f ( ) 0 kallas kvationn homogn, annars ik-homogn (llr inhomogn) Dn allmänna lösningn till kvation () är () () p () ( dn allmänna lösningn till dn homogna kv () n partikulärlösning till () ) En homogn linjär diffrntialkvation md konstanta koffiintr är n kvation av följand tp ( n) ( n ) a n a a a0 0 () där koffiintr a n,, a, a, a0 är konstantr Dn allmänna lösningn till n homogn DE är linjär kombination av n obrond partikulärlösningar (som vi kallar baslösningar) n n Vi sökr linjärt obrond partikulärlösningar på formn r r Substitutionn i ( ) oh förkortning md gr n n r an r ar ar a0 0 () Ekvationn ( ) kallas dn karaktristiska kvationn

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR omogna linjära diffrntialkvationr OMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV ANDRA ORDNINGEN MED KONSTANTA KOEFFICIENTER a a0 0 (4) Först lösr vi motsvarand karaktristiska kvationn r ar a0 0 () (Vi antar ndan, för nklhts skull, att koffiintr a, a 0 är rlla tal) ------------------------------------------------------------------------------------------ a) Om r oh r är nkla rlla röttr (dvs r r ) då är r r oh två baslösningar till kvationn (4) Dn allmänna lösningn är r r ------------------------------------------------------------------------------------- b) Om r är n dubbl rot (dvs r r ) då är r r oh två baslösningar till kvationn (4) r r ------------------------------------------------------------------------------------- ) Om r oh r är två kompla röttr, r a bi, r a bi då är a osb oh a sin b två baslösningar till kvationn (4) Dn allmänna lösningn är a a osb sinb ärldning av ovanstånd formlr: a a0 0 (4) Om vi btknar D oh D då kan diffrntialkvationn a a0 0 (4) skrivas som ( D ad a0) 0 (4') Först lösr vi motsvarand karaktristiska kvationn r ar a0 0 () Om r oh r är nkla röttr till dn karaktristiska kvationn då kan () skrivas som ( r r )( r r ) 0 oh på samma sätt kan vi skriva kv (4') som ( D r )( D r ) 0 (4'') Vi substiturar ( D r ) z (s) i (4'') oh får n DE av första ordningn ( D r ) z 0 dvs z r z 0 som har lösningn (sparabl DE) r z C (z) Dtta substiturar vi i kv (s) oh får

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR omogna linjära diffrntialkvationr ( r D r ) C llr r r C dn här kvationn ( Lin DE av första ordningn) lösr vi md hjälp av n intgrrand faktor P( ) d r d r F ( C F Q( ) d oh formln ( ) F ) som gr r r r ( ) ( C C d) ( ) llr r ( r r ) ( C C d) (*) r dvs r r 0 Fall Om r, då är r ( r r ) r 0 r ( ) ( C C d) ( C C d) ( C C d) dvs r ( C C) r r ( ) (notra att r r ) r ( r r ) Fall a Om r r dvs r r 0, från (*) får vi ( ) ( C C ) dvs r r ( ) Fall b Om r oh r är två kompla röttr, r a bi, r a bi då kan vi förnkla r r ( a bi) ( a bi) a bi a bi a bi ( ) ( (Eulrs forml) a [ (os( b) isin( b)) (os( b) isin( b))] a [( )os( b) ( i i)sin( b))] Om vi btknar ) A i i) bi ( oh ( B då kan vi skriva lösningn i dtta fall som a ( ) [ Aos( b) Bsin( b))] Därmd har vi bvisat ovanstånd formlr ) Empl Lös följand DE md avsnd på () 6 0 Dn karaktristiska kvationn r r 6 0 har två rlla olika röttr r oh r Därför är oh två baslösningar oh dn allmänna lösningn till kvationn

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR ÖVNINGAR: Uppgift Lös följand DE md avsnd på () 4 omogna linjära diffrntialkvationr a) 0 6 0 b) 0 ) 6 0 d) 6 0 ) 0 f) 6 0 g) 0 h) 6 0 i) 4 0 j) 0 a) 8 b) ) d) ) f) g) h) i) j) 4 6 Empl Bstäm dn lösning till diffrntial kvationn 7 0 som uppfllr bgnnlsvillkorn ( 0) 0 oh ( 0) Dn karaktristiska kvationn blir r 7r 0 Dn har två rlla, olika röttr r oh r 4 4 Därför är oh två baslösningar oh 4 dn allmänna lösningn till kvationn Om vi utnttjar villkort ( 0) 0 får vi C C 0 (*) För att använda villkort ( 0) måst vi först drivra lösningn 4 Vi får 4 4 4

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR omogna linjära diffrntialkvationr Villkort ( 0) gr nu 4 (**) Från (*) får vi C C som vi substiturar i (**) oh får 4 Eftrsom C C får vi C Dn sökta lösningn blir därmd 4 4 Uppgift a Lös följand bgnnlsvärdsproblm a) 8 0, ( 0) oh ( 0) 4 b) 4 0, ( 0) 4 oh ( 0) 0 a) 6 b) Uppgift b Lös följand randvärdsproblm a) 6 0, ( 0) oh b) 0, ( 0) oh ( ) ( ) 6 a) b) Empl Lös DE md avsnd på () 4 4 0 Dn karaktristiska kvationn r 4r 4 0 har två rlla lika röttr r oh r ( r är n dubbl rot)

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR 6 omogna linjära diffrntialkvationr ärav får vi två baslösningar oh dn allmänna lösningn till kvationn oh därför är Uppgift a Lös följand DE md avsnd på () a) 0 b) 0 ) 4 4 0 d) 0 0 ) 4 4 0 f) 9 6 0 a) b) ) d) ) f) Uppgift b Lös följand bgnnlsvärdsproblm 6 9 0, ( 0) oh ( 0) 7 Empl 4 Lös DE md avsnd på () 0 Dn karaktristiska kvationn r r 0 har två kompla röttr r ± i ärav får vi två baslösningar os( ) oh sin( ) oh därför är 6

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR 7 omogna linjära diffrntialkvationr os( ) sin( ) dn allmänna lösningn till kvationn os( ) sin( ) Uppgift 4a) Lös följand DE md avsnd på () a) 0 0 b) 0 ) 4 0 d) 4 0 ) 4 0 f) 0 0 g) 0 h) 4 0 a) ) sin( ) os( os( ) os() sin( sin( os( ) sin( os( ) sin( os( ) sin( b) ) ) ) d) ) ) ) f) ) os( g) os( ) sin( ) h) ) sin( ) Uppgift 4b) Lös följand bgnnlsvärdsproblm 9 0, ( 0) oh ( 0) 6 sin os Uppgift ) Lös följand randvärdsproblm π 4 0, ( 0) oh ( ) 4 sin os 7

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR 8 omogna linjära diffrntialkvationr OMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV FÖRSTA ORDNINGEN MED KONSTANTA KOEFFICIENTER Empl Lös DE md avsnd på () 6 0 Dn karaktristiska kvationn r 6 0 har n rot r 6 6 Dtta gr n baslösning ärav 6 är dn allmänna lösningn till kvationn 6 Uppgift Lös följand DE md avsnd på () a) 8 0 b) 0 ) 0 d) 0 ) f) 4 a) ) ) 8 b) d) f) 4 8

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR 9 omogna linjära diffrntialkvationr OMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV ÖGRE ORDNINGEN MED KONSTANTA KOEFFICIENTER ( n) ( n ) a n a a a0 0 () Dn allmänna lösningn till n homogn DE är linjär kombination av n obrond partikulärlösningar (som vi kan kalla baslösningar) n n Vi sökr linjärt obrond partikulärlösningar på formn r r Substitutionn i ( ) oh förkortning md gr n n r an r ar ar a0 0 () Ekvationn ( ) kallas dn karaktristiska kvationn För nklhts skull btraktar vi kvationr md rlla koffiintr a k Om r k är n rll rot till kvation () md multipliitt v k då är r k r k,,, tillhörand baslösningar v k v k r k Om kvationn () har två kompla röttr a ± bi, md multipliitt v, då är a osb, a v a osb,, v osb oh a a v sin b, v sin b tillhörand baslösningar v a,, v b sin Empl 6 Lös DE md avsnd på () () (4) 0 Dn karaktristiska kvationn r r 4 0 kan faktorisras: r 4 ( r ) 0 r r r r ( r ) 0 r 0, r,,,4 Rotn r 0 har multipliitt 4 Tillhörand baslösningar är 0, 0, 0, 0 4 9

Armin alilovi: EXTRA ÖVNINGAR Eftrsom 0, dtta gr,,, Från r får vi n till baslösning Dn allmänna lösningn är 4 4 4 0 omogna linjära diffrntialkvationr Uppgift 6 Lös följand DE md avsnd på () (4) a) 0 b) 0 (4) ) 6 0 (4) d) 4 0 a) b) ) 4 4 d) sin 4 os 0