Liten triviell diff.ligning..

Her kan brukere av forum utfordre hverandre med morsomme oppgaver og nøtter man ønsker å dele med andre. Dette er altså ikke et sted for desperate skrik om hjelp, de kan man poste i de andre forumene, men et sted for problemløsing på tvers av trinn og fag.

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

Svar
TomM
Pytagoras
Pytagoras
Innlegg: 14
Registrert: 04/03-2007 00:54

Noen som har lyst til å prøve seg på denne:

y' + y = xcos(x)
TomM
Pytagoras
Pytagoras
Innlegg: 14
Registrert: 04/03-2007 00:54

Ingen?
daofeishi
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 1486
Registrert: 13/06-2006 02:00
Sted: Cambridge, Massachusetts, USA

Bruk integrasjonsfaktoren [tex]e^x[/tex]
Da ser du at
[tex]e^x(y + y^\prime) = e^x x \cos(x) \\ (y e^x)^\prime = e^x x \cos(x)[/tex]

Du tar det kanskje derfra?
Karl_Erik
Guru
Guru
Innlegg: 1079
Registrert: 22/10-2006 23:45

(1/2)(x*cos(x) + (x-1)sin(x)) ser ut til å være en løsning, ihvertfall. Aldri løst diff.ligninger før (y er en funksjon av x, sant?), men prøvde meg med å multiplisere med e^x på begge sider og legge merke til at venstresiden da er lik (y*e^x)', for så å integrere for å finne funksjonen. Er det 'lov'?

EDIT: Ooog der postet daofeishi først, gitt.
Olorin
Lagrange
Lagrange
Innlegg: 1162
Registrert: 15/12-2006 15:41
Sted: Trondheim
Kontakt:

Ja det er lov!

Det dao multipliserer begge sider med er integrerende faktor, I(x), som brukes for å løse inhomogene 1.ordens lineære diff.likninger.

Der den er gitt på formen [tex]y^\prime + P(x)\cdot y = Q(x)[/tex]

Da er [tex]I(x)=e^{\int P(x)\rm{d}x}\, , \ C=0[/tex]
The square root of Chuck Norris is pain. Do not try to square Chuck Norris, the result is death.
http://www.youtube.com/watch?v=GzVSXEu0bqI - Tom Lehrer
TomM
Pytagoras
Pytagoras
Innlegg: 14
Registrert: 04/03-2007 00:54

Karl_Erik skrev:(1/2)(x*cos(x) + (x-1)sin(x)) ser ut til å være en løsning, ihvertfall.
Det er riktig. Brukte du "intelligent tipping-metoden" på [symbol:integral](x*cos(x)*e^x) dx ? Hvis du prøver å løse den med delvis integrasjon så får du en god del mer arbeid..

Noen som føler seg kallet til å løse y' - (tan(x) -1)y = x ved full utregning?
daofeishi
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 1486
Registrert: 13/06-2006 02:00
Sted: Cambridge, Massachusetts, USA

Skriv integralet som [tex]\int xe^x \cos(x) \rm{d}x = \Re \left( \int xe^{(1+i)x} \rm{d}x\right)[/tex], så fikser det seg etter ikke alt for mye plunder.

På den andre benytter du deg også av en integrasjonsfaktor - Finn [tex]-\int (\tan(x) - 1) \rm{d}x[/tex]. Dette bør ikke by på for mange problemer. Gjør dette på egenhånd, og hvis du ikke får det til, prøv å spørre på universitetsforumet. Nøtteforumet skal ikke brukes til slike trivielle øvelsesoppgaver.
TomM
Pytagoras
Pytagoras
Innlegg: 14
Registrert: 04/03-2007 00:54

Nøtteforumet skal ikke brukes til slike trivielle øvelsesoppgaver.
:oops: Tenkte bare at delvis integrasjon med flere enn 2 faktorer burde være en liten nøtt, ihvertfall endel regning. Det burde være en god oppgave for mange lesere her inne.

Hva slags tegn er [tex]\Re \left [/tex] forresten?

Har vært innom dette forumet jevnlig det siste året uten å skrive noe selv, men tenkte nå å bidra litt. Forumet er veldig bra og det er en del meget dyktige mennesker her inne blant annet deg daofeishi. Det kunne imidlertid vært litt mer aktivitet her.
sEirik
Guru
Guru
Innlegg: 1551
Registrert: 12/06-2006 21:30
Sted: Oslo

[tex]\Re[/tex] er bare notasjon for realdelen til et komplekst tall.

F.eks. [tex]\Re (4+7i) = 4[/tex]
daofeishi
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 1486
Registrert: 13/06-2006 02:00
Sted: Cambridge, Massachusetts, USA

Ah, skjønner. Har opplevd før at folk misbruker dette forumet ved å presentere lekseoppgaver som "nøtter." Du har helt rett, dette er egentlig prima materiale for kunnskapstørste vgs-elever - men da er det kanskje lurt å introdusere integrasjonsfaktorer først?

[tex]\Re[/tex] markerer den reelle delen av et komplekst tall. Altså: [tex]\Re(a + bi) = a[/tex]. Ekvivalent for den imaginære delen er [tex]\Im(a + bi) = b[/tex] Siden [tex]e^{ix} = \cos(x) + i \sin(x)[/tex], er [tex]\Re(e^{ix}) = \cos(x)[/tex]. Det kan vises at [tex]\int \Re(F(x)) \rm{d}x = \Re \left( \int F(x) \rm{d}x \right)[/tex], som er resultatet benyttet over. :)
TomM
Pytagoras
Pytagoras
Innlegg: 14
Registrert: 04/03-2007 00:54

daofeishi skrev:Du har helt rett, dette er egentlig prima materiale for kunnskapstørste vgs-elever - men da er det kanskje lurt å introdusere integrasjonsfaktorer først?
OK, jeg kan ta å droppe diff.ligningen og gå rett på integrasjonen.

Så, noen som har lyst til å vise [symbol:integral] (xe^x*cos(x)) dx ved delvis integrasjon?
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Innlegg: 8552
Registrert: 21/08-2006 03:46
Sted: Grenland

Ok, tar denne da. Jeg tar noen short cut underveis. Blant annet benytter jeg meg av formlene;

[tex]\int e^{ax}\cos(bx) {\rm dx}=\frac{e^{ax}[a\cos(bx)+b\sin(bx)]}{a^2+b^2}\,+\,C\;\;(*)[/tex]

[tex]\int e^{ax}\sin(bx) {\rm dx}=\frac{e^{ax}[a\sin(bx)-b\cos(bx)]}{a^2+b^2}\,+\,C\;\;(**)[/tex]

--------------------------------------------------------------
delvis integrasjon:

[tex]I=\int x\cos(x)e^x{\rm dx}={1\over 2}xe^x[\sin(x)+\cos(x)]\,-\,{1\over 2}\int e^x[\sin(x)+\cos(x)]{\rm dx}[/tex]

[tex]I=\int x\cos(x)e^x{\rm dx}={1\over 2}xe^x[\sin(x)+\cos(x)]\,-\,{1\over 2}\int e^x\sin(x){\rm dx}\,-\,{1\over 2}\int e^x\cos(x) {\rm dx}[/tex]

her benytter jeg (*) og (**), såpass lat er jeg. vet at disse også kan vises ved integrasjon

[tex]I={1\over 2}xe^x[\sin(x)+\cos(x)]\,-\,{1\over 4}e^x[\sin(x)-\cos(x)]\,-\,{1\over 4}e^x[\sin(x)+\cos(x)]\,+\,C[/tex]

[tex]I={1\over 2}e^x[(x-1)\sin(x)\,+\,x\cos(x)]\,+\,C[/tex]
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
daofeishi
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 1486
Registrert: 13/06-2006 02:00
Sted: Cambridge, Massachusetts, USA

Her er også et forslag:

[tex]\begin{align} \int xe^x \cos(x) \rm{d}x &= \Re \left( \int xe^{(1+i)x} \rm{d}x\right) \\ &= \Re \left( \frac{xe^{(1+i)x}}{1+i} - \int \frac{e^{(1+i)x}}{1+i} \rm{d} x\right) \\ &= \Re \left( \frac{xe^{(1+i)x}}{1+i} - \frac{e^{(1+i)x}}{(1+i)^2} + C_c \right) \\ &= \Re \left( \frac{1-i}{2}xe^xe^{ix} - \frac{(1-i)^2}{4} e^xe^{ix} + C_c \right) \\ &= e^x \left( \frac 1 2 x \cos(x) + \frac 1 2 x \sin(x) - \frac 1 2 \sin(x) \right) + C \\ &= \frac 1 2 e^x \left( x \cos(x) + (x-1) \sin(x) \right) + C \end{align}[/tex]
Svar