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Die Verwirrung bei solchen Gleichungen kommt, weil üblicherweise Variablen nicht hingeschrieben werden. Das ist aber bei Substitutionen ungut.
Dann lautet die Dgl ausführlich:
\((1+x^2)\,y''(x) + x\cdot y'(x) +y(x) = x\).
Die Substitution \(x=\sin t\) bedeutet, dass wir nun die Dgl umschreiben auf die neue unbekannte Funktion \(u(t):=y(\sin t)\). Es muss dann die gesamte Dgl umgeschrieben werden in die neue unbekannte \(u(t)\). Und dabei nicht das \(t\) bzw. \(x\) weglassen, sonst gibt es durcheinander.
Also erstmal \(u'(t)\) und \(u''(t)\) berechnen (Kettenregel!), natürlich wie immer beim Rechnen mit \(\sin\) und \(\cos\) stets \(\sin^2 t + \cos^2t =1\) im Kopf haben und damit dann die gesamte Dgl umschreiben, so dass nur noch \(u(t), u'(t), u''(t), t\) drin vorkommen, keine \(y\) und keine \(x\) mehr. Die Hoffnung ist, dass diese neue Dgl leichter zu lösen ist die ursprüngliche.
Dann lautet die Dgl ausführlich:
\((1+x^2)\,y''(x) + x\cdot y'(x) +y(x) = x\).
Die Substitution \(x=\sin t\) bedeutet, dass wir nun die Dgl umschreiben auf die neue unbekannte Funktion \(u(t):=y(\sin t)\). Es muss dann die gesamte Dgl umgeschrieben werden in die neue unbekannte \(u(t)\). Und dabei nicht das \(t\) bzw. \(x\) weglassen, sonst gibt es durcheinander.
Also erstmal \(u'(t)\) und \(u''(t)\) berechnen (Kettenregel!), natürlich wie immer beim Rechnen mit \(\sin\) und \(\cos\) stets \(\sin^2 t + \cos^2t =1\) im Kopf haben und damit dann die gesamte Dgl umschreiben, so dass nur noch \(u(t), u'(t), u''(t), t\) drin vorkommen, keine \(y\) und keine \(x\) mehr. Die Hoffnung ist, dass diese neue Dgl leichter zu lösen ist die ursprüngliche.
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mikn
Lehrer/Professor, Punkte: 38.93K
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Der letzte Term stimmt meiner meinung nach weil cos^-1 * cos^-1 = cos ^-2
Wenn ich noch rausfinde wie man bilder hochlädt poste ich gerne die lösung. ─ sysdown 01.07.2021 um 13:53
Wenn ich noch rausfinde wie man bilder hochlädt poste ich gerne die lösung. ─ sysdown 01.07.2021 um 13:53
Nein die substitution die von unserem Dozenten vorgegeben wird ist x= sin(t)
Nach dem einsetzten sollte sich jede menge rauskürzen.
Und die funktion wird relativ simple. Glaub mit lösung erklärt es sich am einfachsten. ─ sysdown 01.07.2021 um 14:03
Nach dem einsetzten sollte sich jede menge rauskürzen.
Und die funktion wird relativ simple. Glaub mit lösung erklärt es sich am einfachsten. ─ sysdown 01.07.2021 um 14:03
So hab es hochgeladen, aber wie gesagt der 2er stört mich irgendwo noch
─
sysdown
01.07.2021 um 14:16
Vielen lieben Dank.
Ja so klingt es wesentlich einfacher. ─ sysdown 01.07.2021 um 16:48
Ja so klingt es wesentlich einfacher. ─ sysdown 01.07.2021 um 16:48
Leider scheint diese Antwort Unstimmigkeiten zu enthalten und muss korrigiert werden.
Mikn wurde bereits informiert.
Ja da hat sich wirklich ein Fehler eingeschlichen.
(1 + sin(t)²)*y´´ - sin(t)y´ + y = sin(t) vorgegebene Substitution: x= sin(t)
Das heißt wenn ich das richtig verstehe, ich leite ich die Substitution ab. Dann ergibt sich aber ein neues Problem
y` = y° * cos^-1(t)
y´´ = d [y° * cos^-1(t)] / dt * [1/ (dx/dt)]
=>
y´´ = [y°° * cos^-1(t) + y° * (-2) * (cos^-2(t) *-sin (t)] * [dt / dx]
=>
y´´ = [y°° * cos^-1(t) + y° * (2) * (cos^-2(t) *sin (t)]] * [cos^-1(t)]
=> y´´ = y°° * cos^-2(t) + y° * (2) * (cos^-3(t) *sin (t)
und dann einfügen aber noch eine Frage, laut Lösung verschwindet die 2 des zweiten Terms wo habe ich jetzt den Fehler gemacht?
Vielen Dank. SG ─ sysdown 01.07.2021 um 12:52