Differentialgleichung mit unabhängiger Variable lösen

Erste Frage Aufrufe: 615     Aktiv: 14.07.2020 um 10:22

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Hallo, 

als Aufgabe muss die DGL y'(x) = \((y-3x)^{-3}+3\) gelöst werden. Mittels Trennung der Variablen, Variation der Konstanten etc. komme ich selber nicht weiter, da das "+3" ja unabhängig von x oder y ist. 

Die Lösung dazu gemäss Lösungsblatt lautet:

1. \(z'(x) = y'(x)-3 = (y(x)-3)^{-3} = {z(x)}^{-3}\)

2. durch Separation der Varbiablen ergiebt dies : \((z(x)^4)/4 = x + c\)

3. Hieraus folgt für alle x: \(y(x) - 3x = z(x) = ±(4x+C)^{1/4}\)

4. damit: \(y(x)=3x + (4x+C)^{1/4}\)

 

Wie funktioniert die Separation der Variablen? Wie kommt man von Schritt 2. zu Schritt 3.?

Danke für die Hilfe!

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orthando hat vor langer Zeit bearbeitet

 
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Ich kann das leider teils nicht sauber lesen, was du da aufgeschrieben hast. Unteranderem sind da falsche Gleichheitszeichen. Aber zu deinen Fragen.

1.  \(3 = 3x^0\) und damit ist das eine Konstante die du von x abhängig machen kannst. Das ist der übliche Weg. Kannst sie aber mit dem gleichen Trick zu y stecken.

2. Wenn man das nochmals vormacht:

\(y' = (y-3x)^{-3} + 3\)

mit \(z = (y-3x)\) und damit \(z' = y'-3\) (\(y' = z'+3\)

Einsetzen des gerade Gelernten:

\(z'+3 = z^{-3} + 3  \quad|-3\text{, dann } \cdot z^3\)

\(z'\cdot z^3 = 1\)

Nun integrieren

\(\frac14 z^4 = x + c\)

Auflösen nach z und du kommst auf die Musterlösung.

 

So verständlicher gewesen? :)

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Vielen Dank!   ─   thiejuli 14.07.2020 um 10:22

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