Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Kezdetiérték feladat

302
Csatoltam képet.
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Matematika

Válaszok

1
Legyen `y(t)=(x(t))/t` és fejezzük ki `x'(t)`-t `y(t)`-vel:

`x'(t)=d/(dt)[ty(t)]=y(t)+ty'(t)`

Így már fel tudjuk írni a differenciálegyenletet `y(t)`-re:

`y(t)+ty'(t)=y(t)+1/(2(y(t)-1))`

Átrendezve látható, hogy ez az egyenlet már szeparábilis:

`2(y(t)-1)y'(t)=1/t`

`2(y-1)(dy)/(dt)=1/t`

`int(2y-2)dy=int 1/t dt`

`y^2-2y+c_1=ln t+c_2`

`y^2-2y-ln t+c=0`

Másodfokú egyenletet kaptunk `y`-ra, a megoldóképlet alapján:

`y=(2 pm sqrt(4-4(-ln t +c)))/2=1 pm sqrt(lnt +d)`

Visszaírva `x(t)`-re:

`x(t)=t pm t sqrt(ln t +d)`

Ez a differenciálegyenlet általános megoldása, `d` tetszőleges valós szám lehet. A feladat viszont nem ezt kérte, hanem azt a partikuláris megoldást, amelyik kielégíti az `x(2)=4` kezdeti feltételt, vagyis ennek megfelelően kell megválasztanunk `d` értékét:

`2 + 2sqrt(ln2 + d)=4` vagy `2 - 2sqrt(ln2 + d)=4`

A mínuszos esethez nincs megoldás, a pluszoshoz `d=1-ln2`, vagyis a keresett függvény:

`x(t)=t+t sqrt(ln t +1-ln2)=t+t sqrt(ln (t/2)+1)`
1