Szerkesztő:Mozo/A3 gyakorló feladatok 3.
A MathWikiből
< Szerkesztő:Mozo(Változatok közti eltérés)
Mozo (vitalap | szerkesztései) (→Másodrendű lineáris kezdetiérték feladat) |
Mozo (vitalap | szerkesztései) (→Homogén lineáris d. egyenletrendszer) |
||
(egy szerkesztő 9 közbeeső változata nincs mutatva) | |||
34. sor: | 34. sor: | ||
:<math>s^2Y+s-2-10sY-10+9Y=\frac{5}{s^2}</math> | :<math>s^2Y+s-2-10sY-10+9Y=\frac{5}{s^2}</math> | ||
:<math>Y(s^2-10s+9)+s-12=\frac{5}{s^2}</math> | :<math>Y(s^2-10s+9)+s-12=\frac{5}{s^2}</math> | ||
+ | :<math>Y=\frac{\frac{5}{s^2}-s+12}{s^2-10s+9}</math> | ||
+ | :<math>Y=\frac{5}{s^2(s-9)(s-1)}-\frac{s-12}{(s-9)(s-1)}</math> | ||
+ | :<math>Y=\frac{-s^3+12 s^2+5}{s^2(s-9)(s-1)}</math> | ||
+ | :<math>\frac{-s^3+12 s^2+5}{s^2(s-9)(s-1)}=\frac{A}{s}+\frac{B}{s^2}+\frac{C}{s-9}+\frac{D}{s-1}=\frac{As(s-9)(s-1)+B(s-9)(s-1)+Cs^2(s-1)+Ds^2(s-9)}{s^2(s-9)(s-1)}</math> | ||
+ | A gyököket beírva: | ||
+ | s=0-ra B=5/9 | ||
+ | |||
+ | s=1-re D=16/(-8)=-2 | ||
+ | |||
+ | s=9-re C.8.81=-243+12.27+5 C=31/81 | ||
+ | |||
+ | s=2-re A=50/81 | ||
+ | |||
+ | Visszatranszf. | ||
+ | :<math> | ||
+ | y(t)=\frac{50}{81}+\frac{5}{9}t+\frac{31}{81}e^{9t}-2e^t</math> | ||
+ | ===Homogén lineáris d. egyenletrendszer=== | ||
+ | a) | ||
+ | :<math>\dot{x_1}=2x_1+3x_2</math> | ||
+ | :<math>\dot{x_2}= x_1+4x_2</math> | ||
+ | b) Ez az (1,-1) kezdetiértékkel | ||
+ | |||
+ | ''Mo.'' a) Ha a feladat | ||
+ | :<math>\begin{pmatrix}x_1\\x_2\end{pmatrix}^{\cdot}=A\begin{pmatrix}x_1\\x_2\end{pmatrix}</math> | ||
+ | alakú különböző valós sajátértékekkel, és az A-nak λ<sub>1</sub>, λ<sub>2</sub>-hoz tartozó sajátvektoraiból, mint oszlopvektorokból álló mátrix: | ||
+ | :<math>B=\left([s_1],[s_2]\right)\,</math>, | ||
+ | akkor a megoldás | ||
+ | :<math>\begin{pmatrix}x_1\\x_2\end{pmatrix}=B\begin{pmatrix}e^{\lambda_1t}\\e^{\lambda_2 t}\end{pmatrix}</math> | ||
+ | Itt a sajátértékefeladat megoldása: | ||
+ | :<math>(2-\lambda)\cdot (4-\lambda)-3=0\,</math> | ||
+ | azaz | ||
+ | :<math>\lambda^2-6\lambda+8-3=0\,</math> | ||
+ | :<math>\lambda_{1,2}=1;5\,</math> | ||
+ | Megkeresendő tehát a | ||
+ | |||
+ | :<math>\begin{pmatrix}1&3\\1&3\end{pmatrix}</math> | ||
+ | mátrix magja, ez:(-3t,t) | ||
+ | és a | ||
+ | :<math>\begin{pmatrix}-3&3\\1&-1\end{pmatrix}</math> | ||
+ | magja, ez: (t,t) | ||
+ | Azaz a sajátvektorok: (-3,1), (1,1), a megoldás: | ||
+ | :<math>\begin{pmatrix}-3c_1e^t+c_1e^{5t}\\c_2e{t}+c_2e^{5t}\end{pmatrix}</math> | ||
+ | b) | ||
+ | :<math>sX_1-1=2X_1+3X_2</math> | ||
+ | :<math>sX_2+1= X_1+4X_2</math> | ||
+ | azaz | ||
+ | :<math>X_1(s-2)=3X_2+1</math> | ||
+ | :<math>X_2(s-4)+1=X_1</math> | ||
+ | azaz | ||
+ | :<math>3X_2+1=(X_2(s-4)+1)(s-2)</math> | ||
+ | :<math>X_2(3-(s-4)(s-2))=s-3</math> | ||
+ | :<math>X_2=\frac{s-3}{3-(s-4)(s-2)(-s^2+6s-5}=\frac{-s+3}{(s-5)(s-1)}=\frac{...}{s-5}+\frac{...}{s-1}</math> | ||
+ | ===Inhomogén lineáris d. egyenletrendszer=== | ||
+ | :<math>\dot{x_1}=1x_1+2x_2+2t</math> | ||
+ | :<math>\dot{x_2}=3x_1+2x_2-4t</math> | ||
+ | '''Mo.''' | ||
+ | A homogén után Ψc'=(2t,-4t) megoldása |
A lap jelenlegi, 2013. október 13., 22:32-kori változata
Tartalomjegyzék |
Lineáris differenciálegyenletek
Függvényegyütthatós elsőrendű lineáris d.e.
Mo. Homogén megoldása. y=0 konstans megoldás.
- ln | y | = ln | x | − 2 + C
Bolzano tétele miatt tetszőleges K valós számmal:
ami a homogén általános megoldása.
Inhomogén part. keresése
- K'(x) = x2sin(x3 + 1)
Másodrendű lineáris kezdetiérték feladat
Mo.
- L(y') = sY − y(0)
- L(y'') = s2Y − sy(0) − y'(0)
A gyököket beírva: s=0-ra B=5/9
s=1-re D=16/(-8)=-2
s=9-re C.8.81=-243+12.27+5 C=31/81
s=2-re A=50/81
Visszatranszf.
Homogén lineáris d. egyenletrendszer
a)
b) Ez az (1,-1) kezdetiértékkel
Mo. a) Ha a feladat
alakú különböző valós sajátértékekkel, és az A-nak λ1, λ2-hoz tartozó sajátvektoraiból, mint oszlopvektorokból álló mátrix:
- ,
akkor a megoldás
Itt a sajátértékefeladat megoldása:
azaz
Megkeresendő tehát a
mátrix magja, ez:(-3t,t) és a
magja, ez: (t,t) Azaz a sajátvektorok: (-3,1), (1,1), a megoldás:
b)
- sX1 − 1 = 2X1 + 3X2
- sX2 + 1 = X1 + 4X2
azaz
- X1(s − 2) = 3X2 + 1
- X2(s − 4) + 1 = X1
azaz
- 3X2 + 1 = (X2(s − 4) + 1)(s − 2)
- X2(3 − (s − 4)(s − 2)) = s − 3
Inhomogén lineáris d. egyenletrendszer
Mo. A homogén után Ψc'=(2t,-4t) megoldása