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"Geben Sie ein möglichst großes Intervall $I \subset \mathbb{R}$ an, auf dem die Lösung $y(t)$ des Anfangswertproblems $y'''' + \frac{1}{t}y'' + y = e^t$ mit $y(1) = 0,\ y'(1) = 2,\ y''(1) = 1,\ y'''(1) = \pi$ existiert, Begründen Sie Ihre Wahl. Unter welchen Voraussetzungen hat das System $y' = A(t)y + b(t)$ eine eindeutige Lösung?"
Zu letzterer Frage: ich weiß, dass $y' = A(t)y + b(t)$ eine eindeutige Lösung besitzt, falls A(t) und b(t) stetig sind.
Was hab ich bis jetzt gemacht:
1) Umschreiben in ein System erster Ordnung: $x_1 = y$ $x_2 = y' = x_1'$ $x_3 = y'' = x_2'$ $x_4 = y''' = x_3'$ $x_4' = y'''' = e^t - y - \frac{1}{t}y'' = e^t - x_1 - \frac{1}{t}x_3$
2) in Form $x' = A(t)x + b(t)$ bringen.
Mit $x = \begin{pmatrix} x_1\\x_2\\x_3\\x_4 \end{pmatrix}$
Nur jetzt bin ich ziemlich ratlos wie es weiter geht :/ Wie kommen die Anfangsbedingungen ins Spiel. Logischerweise wird mir das 1/t einen Strich durch die globale Lösung machen.
Von Lösen steht da ja gar nichts. Nutze dein "ich weiß" und gib dazu das Intervall an. Größer geht es offensichtlich nicht, also fertig. EDIT: Für das Intervall gibt es zwei Möglichkeiten. Überlege und argumentiere, warum nur eines in Frage kommt.
Hab gestern noch mit einem Kollegen darüber gesprochen. Wir sind uns ziemlich sicher, dass $ I_{max} = (0,\infty)$. Da es im negativen Bereich ja eine andere Lösung sein muss und unsere Anfangswerte mit $t=1$ existieren müssen.
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grammel
04.08.2022 um 10:17
Leider scheint diese Antwort Unstimmigkeiten zu enthalten und muss korrigiert werden.
Mikn wurde bereits informiert.