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Hallo Zusammen, 

bei folgender Differenzialgleichung (1.0 - 1.2) komme ich leider nicht auf eine passende Lösung. 

Könnte mir hierbei bitte jemand helfen der mit diesem Thema vertraut ist? 

Vielen Dank und Grüße, 

Ralf 

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Hallo,

in dem Fall hat man inhomgene DGL, weil links vom Gleichheitszeichen keine 0 sondern eine Funktion steht. Daher setzt man hier im ersten Schritt die linke Seite 0, das führt auf

\( y'+\frac{y}{x\ln{x}}=0\)

Jetzt ersetzt man y' durch \(\frac{dy}{dx}\) (und bringt gerade \(\frac{y}{x\ln{x}}\) noch auf die andere Seite):

\( \frac{dy}{dx} =- \frac{y}{x\ln{x}} \)

jetzt mutlipliziert man auf beiden seiten mit \(dx\) und bringt y auf die andere Seite:

\( \frac{dy}{y}= -\frac{dx}{x\ln{x}} \)

Die Gleichung integriert man auf beiden Seiten

\( \int \frac{dy}{y} =- \int \frac{dx}{x\ln{x}} \)

Das Integral rechts lässt sich per Substituion lösen, als Übung für dich notiere ich nur das Ergebnis:

-\( \int \frac{dx}{x\ln{x}} =- \ln{\ln{x}} \)

Wenn man jetzt noch nach y umstellt ergibt sich:

\( y = c \frac{1}{\ln{x}} \)

Soweit erstmal die Lösung der homogenen DGL. Bei einer Lösung einer inhomgenen, also solchen wo rechts noch was steht, ersetzt man die Konstante durch eine zu bestimmende Funktion c(x). Dafür leitet man y erst mal ab:

\( y= c(x) \frac{1}{\ln{x}} \)

\(y'=c'(x)\frac{1}{\ln{x}}+c(x) \frac{1}{x} \ln{x}^{-2}\)

Jetzt setzt man y und y' in die DGL oben ein:

\(c'(x)\frac{1}{\ln{x}}+c(x) \frac{1}{x} \ln{x}^{-2}+c(x) \frac{1}{x} \ln{x}^{-2}=\frac{2}{x}\)

\(c'(x)\frac{1}{\ln{x}}=\frac{2}{x}\)

Das kann man nach c'(x) umstellen und durch integrieren erhält man c'(x):
\(c'(x)=\frac{2 \ln{x}}{x}\)

\( c(x)= \ln{x}^2 +k \)

Also:

 \( y=  (\ln{x}^2+k) \frac{1}{\ln{x}} = \ln{x}+\frac{k}{\ln{x}} \)

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Bis hier hin ist es soweit bekannt. Ich habe eher Schwierigkeiten am Ende yp und yh zusammen zu addieren und anschließend auf die passende Konstante zu kommen.   ─   ralfw 09.05.2019 um 13:40

Alles klar, ich hab den Post mal erweitert.   ─   wirkungsquantum 09.05.2019 um 20:28

Ok soweit habe ich es verstanden. Oben beim Einsetzen von y und y´ muss noch ein - dabei sein, damit man es so kürzen kann. vielen Dank schon mal.   ─   ralfw 09.05.2019 um 20:44

Wo meinst du? Das Minus ist schon eingegangen, es gilt ja \( -\ln{x}=\ln{\frac{1}{x}} \).   ─   wirkungsquantum 10.05.2019 um 09:59

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