Allgemeine Differentialgleichung

Aufrufe: 624     Aktiv: 21.01.2020 um 16:41

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Hallo, ich habe die Aufgabe:

\( y' +sin(x)*y=e^x(1+sin(x))\)

leider weiß ich nicht wie ich die lösen muss.

Das Kochrezept kenn ich.

- Nach y' umstellen

- y' ersetzen durch dy/dx

- Auf der einen Seite dürfen nur die x mit dx stehen

- Auf der anderen Seite dürfen nur die y mit dy stehen

- Integral

- Integral auflösen

Doch weiß ich nicht wie ich das am besten für x und y umstelle. Kann mir da einer bitte helfen?

Vielen Dank!

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Das funktioniert nicht mit Variation der Konstanten. Man kann es lösen, indem man die umgekehrte Produktregel anwendet.

\( y'+\sin(x)y=e^x(1+\sin(x)) \)

Nun betrachten wir den Term \( \sin(x)y \) und verwenden \( e^{\int \sin(x)}=e^{-\cos(x)} \). Wenn wir diesen Term mit der Linken Seite multiplizieren, haben wir in einem Summanden \( e^{-\cos(x)} \) und in einem die Ableitung stehen:

\( y'e^{-\cos(x)}+\sin(x)e^{-\cos(x)}y=e^{-\cos(x)}e^x(1+\sin(x)) \)

Nun haben wir auf der linken Seite die umgekehrte Kettenregel dastehen \( f'g+g'f = (fg)' \):

\( \frac{\mathrm d y}{\mathrm d x}\cdot e^{-\cos(x)} + \frac{\mathrm d}{\mathrm d x}(e^{-\cos(x)})\cdot y= \frac{\mathrm d }{\mathrm d x}(e^{x-\cos(x)}) \)

das vereinfacht sich zu:

\( \frac{\mathrm d}{\mathrm d x}(e^{-\cos(x)}\cdot y)= \frac{\mathrm d }{\mathrm d x}(e^{x-\cos(x)}) \)

beide Seiten nach x integrieren gibt:

\( e^{-\cos(x)}\cdot y= e^{x-\cos(x)}+c \)

und damit die Lösung:

\( y(x)=e^x+c e^{\cos(x)} \)

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Sehr schön geschrieben!   ─   einmalmathe 21.01.2020 um 15:06

Zuerst einmal, danke für die schnelle Anwtort!!! Ich habe leider vergessen zu erwähnen, dass in der Aufgabenstellung steht, dass man es mit der Varation der Konstanten lösen soll. Aber dein Ergebnis, passt fast mit der Lösung überein.
Die Lösung wäre: e^x+C*e^cos(x)
Du hast da noch ein minus stehen.
Und was meinst du mit der umgekehrten Produktregel?
  ─   slsn 21.01.2020 um 15:29

Hallo, wie ich schon geschrieben habe, ist es nicht möglich diese DGL mit Varation der Konstanten zu lösen. Dafür müsste es von der Form y'=f(x)*g(y) sein. Mit der umgekehrten Produktregel meine ich, dass man \( \frac{\mathrm d f}{\mathrm d x}\cdot g + f\cdot \frac{\mathrm d g}{\mathrm d x} \) vereinfacht zu \( \frac{\mathrm d}{\mathrm d x} (f\cdot g) \).   ─   holly 21.01.2020 um 16:14

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