Differentialgleichung Substituieren

Aufrufe: 721     Aktiv: 24.01.2020 um 16:28

0

 

Bestimmen Sie alle Lösungen der gewöhnlichen Differentialgleichung: 

y(4) +2(a+1)y+(a1)2y=0      aR,a0

in Abhängigkeit von a.

Der Ansatz ist das man hier Lambda quadrat substituiert (λ^2 = u) und dann die chark. Gleichung abhängig von u hat:
u2+2(a+1)u+(a-1)=0  

Jedoch hab ich Probleme bei der Rücksubstitution. Kann mir da jemand weiterhelfen?

 

 

 

Diese Frage melden
gefragt

Student, Punkte: 10

 
Kommentar schreiben
1 Antwort
0

 

 

\( y''''+2(a+1)y''+(a-1)^2 y = 0 \)

Substituiere \( y=e^{\lambda x} \):

\( (\lambda^4+2(a+1)\lambda^2+(a-1)^2)e^{\lambda x} = 0 \)

Durch den Satz des Nullprodukts, reduziert sich das auf das Lösen des Polynoms:

\( \lambda^4+2(a+1)\lambda^2+(a-1)^2=0\)

Durch Substitution von \( z=\lambda^2 \) und Lösen der quadratischen Gleichung erhält man:

\( \lambda_1=-\sqrt{-1 - 2 \sqrt a - a}, \lambda_2=\sqrt{-1 - 2 \sqrt a - a}, \lambda_3=-\sqrt{-1 + 2 \sqrt a - a}, \lambda_4=\sqrt{-1 + 2 \sqrt a - a} \)

Durch die Resubstitution der Lösungen erhält man die Lösung:

\( y(x) = c_1 e^{\sqrt{-(\sqrt a + 1)^2} x} + c_2 e^{-\sqrt{-(\sqrt a  + 1)^2} x} + c_3 e^{\sqrt{-(\sqrt a - 1)^2} x} + c_4 e^{-\sqrt{-(\sqrt a - 1)^2}x} \)

 

Diese Antwort melden
geantwortet

Student, Punkte: 4.59K

 

Kommentar schreiben