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Das ist eine Standardaufgabe. Hierfür habe ich das "Taschenbuch mathematischer Formeln" von H.J. Bartsch, (c) VEB Fachbuchverlag Leibzig 1982. Abschnitt 8.3.5 lautet "Lineare inhomogene Differentialgleichung 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten" und liefert die Lösung.
Dort steht: "Man löst zuerst die homogene Gleichung". Das wäre: \(a''-6a'+8a=0 \).
Also konsultiere ich jetzt Abschnit 8.3.2, "Lineare homogene Differentialgleichung 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten".
Dort steht, man soll \( a(t)=e^{rt} \) ansetzen, wobei r konstant. In die DLG eingesetzt liefert das eine quadratische Gleichung in r. Wenn Du die löst, erhälst Du zwei reelle Lösungen, \(r_1\) und \(r_2\). Dann ist jede Funktion der Form \(C_1 e^{r_1 t}+C_2 e^{r_2 t}\) Lösung der homogenen DGL, wobei \(C_1, C_2\) beliebige Konstanten sind. So, homogene DLG gelöst.
Weiter heißt es im Abschnitt 8.3.5. "Danach sucht man eine partikuläre Lösung. Hat die rechte Seite die Form \(Be^{nt}\), so setzt man die partikuläre Lösung \(x_p\) wie folgt an:
Dann steht da weiter: "Die Lösung der DGL setzt sich dann aus der Lösung der [...] homogenen DGL und der partikulären Lösung zusammen".
D.h. die Lösung der DLG hat die Form \(a(t)=x_p+C_1 e^{r_1 t}+C_2 e^{r_2 t}\).
Die Konstanten \(C_1\) und \(C_2\) sind nun so zu bestimmen, dass die Anfangsbedingungen gelten.
Dort steht: "Man löst zuerst die homogene Gleichung". Das wäre: \(a''-6a'+8a=0 \).
Also konsultiere ich jetzt Abschnit 8.3.2, "Lineare homogene Differentialgleichung 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten".
Dort steht, man soll \( a(t)=e^{rt} \) ansetzen, wobei r konstant. In die DLG eingesetzt liefert das eine quadratische Gleichung in r. Wenn Du die löst, erhälst Du zwei reelle Lösungen, \(r_1\) und \(r_2\). Dann ist jede Funktion der Form \(C_1 e^{r_1 t}+C_2 e^{r_2 t}\) Lösung der homogenen DGL, wobei \(C_1, C_2\) beliebige Konstanten sind. So, homogene DLG gelöst.
Weiter heißt es im Abschnitt 8.3.5. "Danach sucht man eine partikuläre Lösung. Hat die rechte Seite die Form \(Be^{nt}\), so setzt man die partikuläre Lösung \(x_p\) wie folgt an:
- \(A e^{nt}\), falls \(r_2\not=n\not=r_1\).
- \(A t e^{nt}\), falls \(r_2=n\not=r_1\) oder \(r_2\not=n=r_1\)
- \(A t^2 e^{nt}\), falls \(r_2=n=r_1\)
Dann steht da weiter: "Die Lösung der DGL setzt sich dann aus der Lösung der [...] homogenen DGL und der partikulären Lösung zusammen".
D.h. die Lösung der DLG hat die Form \(a(t)=x_p+C_1 e^{r_1 t}+C_2 e^{r_2 t}\).
Die Konstanten \(C_1\) und \(C_2\) sind nun so zu bestimmen, dass die Anfangsbedingungen gelten.
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m.simon.539
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Anstatt den kompletten Lösungsweg zu erläutern, könnte man auch einfach auf den Ansatz des Fragys eingehen... Verstehe sowieso nicht, warum man sowas noch vorkaut. Sowas sollte in den eigenen Unterlagen stehen und man sollte lernen, sich damit auseinanderzusetzen.
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cauchy
04.10.2023 um 00:12
Da hat sich was überschnitten.
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m.simon.539
04.10.2023 um 00:44
hm also ich habe eine andere Lösung raus, siehe Bild
. Woher kommt dein Ae^(2t) ─ leon04 04.10.2023 um 21:58
. Woher kommt dein Ae^(2t) ─ leon04 04.10.2023 um 21:58
Das ist doch nicht der komplette Lösungsweg - der Fragy hat ja bereits die Lösung des homogenen Systems bestimmt. Für den Rest ist Variation der Konstanten ist hier sicherlich zielführend, aber bei einer DGL zweiter Ordnung schon etwas komplizierter und fehleranfällig.
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crystalmath
04.10.2023 um 22:17
Ja habe ich dann auch gemerkt. Aber stimmt mein Rechenweg? Ich habe mit Anfangswerten als endgültige lösung: 1/8*e^(4t) -1/4*e^(2t)
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leon04
04.10.2023 um 22:23
Tja, da hat die Bücher-Vorlesestunde nichts genutzt. Gehe die Hinweise genau durch. Dann wird Dir der Tippfehler in der Antwort auffallen.
Zu Deiner Rechnung. Wenn Du als part. Lösung eine Lsg der hom. Dgl ansetzt, kommt natürlich 0 raus. Das könnte Dir auffallen. Nicht blind rechnen, sondern verstehen, was Du tust. Und auch die Probe machen (eine von mehreren Stellen, an denen Dir was hätte auffallen können). Dein Ergebnis ist nicht richtig, weil wir es sagen, sondern weil Du(!) es selbst überprüft hast. ─ mikn 05.10.2023 um 12:17
Zu Deiner Rechnung. Wenn Du als part. Lösung eine Lsg der hom. Dgl ansetzt, kommt natürlich 0 raus. Das könnte Dir auffallen. Nicht blind rechnen, sondern verstehen, was Du tust. Und auch die Probe machen (eine von mehreren Stellen, an denen Dir was hätte auffallen können). Dein Ergebnis ist nicht richtig, weil wir es sagen, sondern weil Du(!) es selbst überprüft hast. ─ mikn 05.10.2023 um 12:17
Wirf nochmal einen Blick auf deine partikuläre Lösung. Hast du den richtigen Ansatz gewählt?
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crystalmath
05.10.2023 um 14:02
Habe das Ae^(2t) gelöscht. War ein Fehler.
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m.simon.539
05.10.2023 um 14:11
Dann wäre die DLG eindeutig lösbar.
─ m.simon.539 03.10.2023 um 23:01