differenaisallikninger

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk for videregående skole og oppover på høyskolenivå. Alle som føler trangen er velkommen til å svare.

Moderatorer: Aleks855, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa, DennisChristensen, Emilga

Svar
pjuus
Cauchy
Cauchy
Innlegg: 244
Registrert: 14/03-2007 12:50
Sted: Trondheim

En mann med masse m henger i en fallskjerm.
Nedover er positiv retning.
Luftmotstanden = kv, der v er farten

mg - ky' = my''

a) Finn den generelle løsningen på differensiallikningen.




(Jeg vil virkelig forstå dette, så om noen kunne gi meg en god forklaring hadde det vært supert!)
Sist redigert av pjuus den 16/04-2009 18:22, redigert 1 gang totalt.
<3
-----------------------------------
Matematikk 3, NTNU
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Innlegg: 8552
Registrert: 21/08-2006 03:46
Sted: Grenland

skjønner ikke helt diff. lik., mener du:

[tex]ma=mg\,-\,kv[/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]
pjuus
Cauchy
Cauchy
Innlegg: 244
Registrert: 14/03-2007 12:50
Sted: Trondheim

jeg mener det jeg skrev ;p

altså: mg - ky' = my''

om den kan gjøres om på, er godt mulig :)
<3
-----------------------------------
Matematikk 3, NTNU
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Innlegg: 8552
Registrert: 21/08-2006 03:46
Sted: Grenland

pjuus skrev:jeg mener det jeg skrev ;p
altså: mg - ky' = my''
om den kan gjøres om på, er godt mulig :)
OK, dette er vel Newtons 2. lov satt lik tyngdekrafta minus luftmotstanden.
der y er lik posisjonen og y' = v(t) = v og y'' = a(t) = a
da er vel dette rett og slett en 2. ordens homogen diff. likning:

[tex]my" + ky^, - mg=0[/tex]

hvis karakteristiske likning er:

[tex]m\cdot r^2 + k\cdot r - m\cdot g=0[/tex]

med løsningene p og q.

da er generell løsning: [tex]\,\,\,y=A\cdot e^{p t} + B\cdot e^{q t}[/tex]

------------

edit
Sist redigert av Janhaa den 16/04-2009 20:01, redigert 1 gang totalt.
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4562
Registrert: 12/12-2008 12:44

[tex]mg - ky^, = my^{,,} [/tex]

Betrakter først den homogene ligninga

[tex]my^{,,}+ky^,=0[/tex]

Vi deler på m og innfører en konstant [tex]c=\frac{k}{m}[/tex] for enkelhetsskyld:

[tex]y^{,,}+cy^,=0[/tex]

Anta løsninger på formen [tex]e^{\lambda t}[/tex]. Innsatt i ligninga får vi:

[tex]\lambda^2+c\lambda=0[/tex] med røtter

[tex]\lambda=0[/tex] og [tex]\lambda=-c[/tex]

Pga. lineariteten vil enhver lineærkombinasjon av løsninger være en løsning, så generelt vil

[tex]y=C_1+C_2e^{-ct}[/tex] være løsning (for konstanter [tex]C_1[/tex] og [tex]C_2[/tex]).

Siden den opprinnelige ligningen har et kildeledd vil det være naturlig å anta en partikulærløsning på formen [tex]C_3t[/tex].

(Vi må "jekke opp" med en t siden en konstant allerede er løsning av homogen ligning)

Setter vi inn partikulærløsningen i den opprinnelige ligningen får vi

[tex]kC_3=mg[/tex], så [tex]C_3=\frac{mg}{k}[/tex].

Dette fører til slutt til generell løsning

[tex]y=C_1+C_2e^{-\frac{k}{m}t}+\frac{mg}{k}t[/tex].


Verifikasjon av løsning:

Derivasjon to ganger gir

[tex]y^,=-\frac{kC_2}{m}e^{-\frac{k}{m}t}+\frac{mg}{k}[/tex]

[tex]y^{,,}=\frac{k^2C_2}{m^2}e^{-\frac{k}{m}t}[/tex]

[tex]\Rightarrow my^{,,}+ky^,=mg[/tex].

Dette stemmer:D
pjuus
Cauchy
Cauchy
Innlegg: 244
Registrert: 14/03-2007 12:50
Sted: Trondheim

Takk.. Jeg skjønte alt utenom den de leddene med C3..
<3
-----------------------------------
Matematikk 3, NTNU
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4562
Registrert: 12/12-2008 12:44

En 2.ordens inhomogen diff.ligning er generelt på formen

[tex]y^{,,}+ay^,+by=f(t)[/tex].

Dersom f(t) er konstant er det "vanlig" å anta at partikulærløsningen er en konstant, men siden den homogene løsningen inneholder et konstantledd også, er det "naturlig" å teste en ny løsning der vi har ganga med t.

Jeg vet ikke hvor mye du kan om diff.ligninger, men slike ting kommer av seg selv med endel øvelse.
Svar