Hva er et initialverdiproblem?

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderatorer: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Svar
MatteNoob
Riemann
Riemann
Innlegg: 1634
Registrert: 08/01-2008 14:53
Sted: matematikk.net :)

Hei,
Sitter og regner på noen oppgaver, og har kommet over en oppgave som sier:

Løs følgende initialverdiproblem:

[tex]y\prime\prime + 3y\prime - 28y = 14[/tex]

I) [tex]y(0) = 2[/tex]

II) [tex]y\prime(0) = -1[/tex]

Jeg har aldri gjort dette før, og heller ikke hørt om initialverdiproblemer. Er dette en differnsiallikning?

Skal jeg finne løsningene og deretter sørge for at den oppfyller I og II?
Øver du til eksamen i matematikk? Se eksamensoppgaver med løsningsforslag.
Vil du ha egen webside, se her for å lage hjemmeside.
espen180
Gauss
Gauss
Innlegg: 2578
Registrert: 03/03-2008 15:07
Sted: Trondheim

Ja, det er en differensialligning, og du skal gjøre som du selv foreslår ist i innlegget ditt. :)
MatteNoob
Riemann
Riemann
Innlegg: 1634
Registrert: 08/01-2008 14:53
Sted: matematikk.net :)

Ok, tusen takk for hjelpen. :) Vet du grunnen til at det kalles "initialverdiproblem", hva innebærer initialverdi?
Øver du til eksamen i matematikk? Se eksamensoppgaver med løsningsforslag.
Vil du ha egen webside, se her for å lage hjemmeside.
Aleks855
Rasch
Rasch
Innlegg: 6855
Registrert: 19/03-2011 15:19
Sted: Trondheim
Kontakt:

y(0) er initialverdien til funksjonen. Altså der funksjonen "starter" eller "initieres". Vanligvis kan man argumentere for at det finnes y(-a) også, men siden slike difflikninger ofte relateres til reelle hendelser, så er det y(0) som er startverdien til systemet.

Når man får y(0) oppgitt, så kalles det et initialverdiproblem.
Bilde
espen180
Gauss
Gauss
Innlegg: 2578
Registrert: 03/03-2008 15:07
Sted: Trondheim

Vel, initialverdiene er samtlige n-1 oppgitte verdier for en n-te grads differensialligning.
Aleks855
Rasch
Rasch
Innlegg: 6855
Registrert: 19/03-2011 15:19
Sted: Trondheim
Kontakt:

Hvis man får oppgitt y(2), kalles det fremdeles initialverdi?
Bilde
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4558
Registrert: 12/12-2008 12:44

Aleks855 skrev:Hvis man får oppgitt y(2), kalles det fremdeles initialverdi?
Ja
MatteNoob
Riemann
Riemann
Innlegg: 1634
Registrert: 08/01-2008 14:53
Sted: matematikk.net :)

Takk så langt. Siterer meg selv og prøver problemet. Har støtt på en aldri så liten utfordring.
MatteNoob skrev: [tex]y\prime\prime + 3y\prime - 28y = 14[/tex]

I) [tex]y(0) = 2[/tex]

II) [tex]y\prime(0) = -1[/tex]
Si jeg antar at løsningen er

[tex]\huge y(x) = c_1e^{r_1x} + c_2e^{r_2x}[/tex]

Så jeg setter

[tex]r^2 + 3r - 28 = 0[/tex], eller er det [tex]r^2 + 3r - 28 = 14[/tex]?
Øver du til eksamen i matematikk? Se eksamensoppgaver med løsningsforslag.
Vil du ha egen webside, se her for å lage hjemmeside.
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4558
Registrert: 12/12-2008 12:44

[tex]r^2+3r-28=0[/tex]

Du starter med å løse den homogene ligningen.
MatteNoob
Riemann
Riemann
Innlegg: 1634
Registrert: 08/01-2008 14:53
Sted: matematikk.net :)

Tusen takk for hjelpen. Jeg tror jeg har skjønt litt mer av dette nå. Kan noen se over og korrigere meg hvis det jeg sier eller regner nedenfor er feil?
MatteNoob skrev: [tex]y\prime\prime + 3y\prime - 28y = 14[/tex]

I) [tex]y(0) = 2[/tex]

II) [tex]y\prime(0) = -1[/tex]
Jeg skal løse den homogene differensiallikningen først, deretter finne den partikulære løsningen?

Jeg prøvde meg frem slik:

[tex]r^2 + 3r - 28 = 0[/tex]

[tex]r=\{4,-7\}[/tex]

Så hvis [tex]y = y_h + y_p[/tex], der [tex]y_h[/tex] er den homogene løsningen, og [tex]y_p[/tex] er den partiklulære løsningen, så kan jeg anta at funksjonen på høyresiden og venstresiden er like, dvs

[tex]y = C[/tex], slik at [tex]y\prime =0[/tex] og [tex]y\prime\prime = 0[/tex]

og dermed

[tex]-28C = 14 \Rightarrow C = -\frac 12[/tex]

Man får da at den eksplisitte løsningen blir

[tex]y(x) = C_1 e^{4x} + C_2 e^{-7x}[/tex]

[tex]y\prime(x) = 4C_1e^{4x} - 7C_2e^{-7x}[/tex]

som gir følgende (ved bruk av initialbetingelsene):

[tex]C_1 + C_2 = 2[/tex]

[tex]4C_1 - 7C_2 = -1[/tex]

[tex]C_1 = \frac{13}{11} \;\; C_2 = \frac{9}{11}[/tex]

kombinert gir dette

[tex]y(x) = \frac{13}{11}e^{4x} + \frac{9}{11}e^{-7x} - \frac 12[/tex]
Øver du til eksamen i matematikk? Se eksamensoppgaver med løsningsforslag.
Vil du ha egen webside, se her for å lage hjemmeside.
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Innlegg: 8552
Registrert: 21/08-2006 03:46
Sted: Grenland

MatteNoob skrev:Tusen takk for hjelpen. Jeg tror jeg har skjønt litt mer av dette nå. Kan noen se over og korrigere meg hvis det jeg sier eller regner nedenfor er feil?
MatteNoob skrev: [tex]y\prime\prime + y\prime - 28y = 14[/tex]I) [tex][tex][/tex]y(0) = 2[/te
II) [tex]y\prime(0) = -1[/tex]
Jeg skal løse den homogene diferensiallikningen først, deretter finne den partikulære løsningen?
Jeg prøvde meg frem slik:
[tex]r^2 + 3r - 28 = 0[/tex]
[tex]r=\{4,-7\}[/tex]
Så hvis [tex]y = y_h + y_p[/tex], der [tex]y_h[/tex] er den homogene løsningen, og [tex]y_p[/tex] er den partiklulære løsningen, så kan jeg anta at funksjonen på høyresiden og venstresiden er like, dvs
[tex]y = C[/tex], slik at [tex]y\prime =0[/tex] og [tex]y\prime\prime = 0[/tex]og dermed
[tex]-28C = 14 \Rightarrow C = -\frac 12[/tex]
Man får da at den eksplisitte løsningen blir
[tex]y(x) = C_1 e^{4x} + C_2 e^{-7x}[/tex]
[tex]y\prime(x) = 4C_1e^{4x} - 7C_2e^{-7x}[/tex]
som gir følgende (ved bruk av initialbetingelsene):
C_1 + C_2 = 2
[tex]4C_1 - 7C_2 = -1[/tex]
[tex]C_1 = \frac{13}{11} \;\; C_2 = \frac{9}{11}[/tex]
kombinert gir dette
[tex]y(x) = \frac{13}{11}e^{4x} + \frac{9}{11}e^{-7x} - \frac 12[/tex]
her har du nok glemt C = -0.5, dvs
[tex]C_1 + C_2 -0,5 = 2[/tex]
trur eg...
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
MatteNoob
Riemann
Riemann
Innlegg: 1634
Registrert: 08/01-2008 14:53
Sted: matematikk.net :)

Hei,
Jeg trodde man skulle løse konstantene ved hjelp av den homogene løsningen først, og så spe på med konstanten for den partikulære løsningen til slutt?
Øver du til eksamen i matematikk? Se eksamensoppgaver med løsningsforslag.
Vil du ha egen webside, se her for å lage hjemmeside.
MatteNoob
Riemann
Riemann
Innlegg: 1634
Registrert: 08/01-2008 14:53
Sted: matematikk.net :)

Janhaa skrev:her har du nok glemt C = -0.5, dvs
[tex]C_1 + C_2 -0,5 = 2[/tex]
trur eg...
Du har rett, takk :]
Øver du til eksamen i matematikk? Se eksamensoppgaver med løsningsforslag.
Vil du ha egen webside, se her for å lage hjemmeside.
Svar