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Sunday, 4 August 2024

Du möchtest wissen, wie der Ansatz vom Typ der rechten Seite funktioniert? Dann zeigen wir dir hier, wie du lineare Differentialgleichungen mit dieser Methode lösen kannst, an einfachen Beispielen. Ansatz vom Typ der rechten Seite Du hast bereits die Methode der Variation der Konstanten kennengelernt. Diese kannst du bei allen linearen Differentialgleichungen anwenden. Sie ist also sehr praktisch. Dennoch musst du einmal integrieren. Integrieren kann manchmal sehr aufwendig sein. Daher gibt es den Ansatz vom Typ der rechten Seite, der auch als Ansatz vom Typ der Störfunktion bezeichnet wird. Somit ist es zu empfehlen, die Störfunktion der DGL zunächst einmal anzuschauen. Viele Differentialgleichungen kannst du nämlich mit dieser Methode lösen. Aber Achtung, das ist nur möglich, wenn deine DGL eine lineare Differentialgleichung mit konstanten Koeffizienten ist. direkt ins Video springen Verschiedene Typen des inhomogenen Teils Ist dein inhomogener Anteil ein Polynom, eine trigonometrische Funktion, eine Exponentialfunktion oder gar eine Kombination aus diesen Typen, kannst du für die Partikulärlösung einen Ansatz vom Typ der Störfunktion wählen.

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Dabei hat dein Ansatz die gleiche Bauart, wie die rechte Seite der DGL. Beispiel 1 Für unser Beispiel wählen wir folgende Differentialgleichung: Sie eignet sich für diese Methode, denn die DGL ist linear mit konstanten Koeffizienten. Jetzt schaust du dir die Störfunktion genau an. Im Beispiel ist und damit ein Polynom zweiten Grades. Somit darfst du als partikuläre Lösung einen Ansatz vom Typ der rechten Seite, also ein Polynom zweiten Grades, wählen. Darin muss auch der lineare Anteil vorkommen, obwohl es in keinen linearen Anteil gibt. Nun leitest du den gewählten Ansatz ab. Beispiel Beides setzt du dann in die inhomogene DGL ein. Dann sortierst du und vergleichst die Koeffizienten. Daraus resultieren für der Wert -1, für und für. Jetzt kannst du die Koeffizienten in deinen ursprünglichen Ansatz einsetzen. Dann erhältst du die Partikulärlösung. Die Gesamtlösung ist die Summe aus homogener und partikulärer Lösung: Es ergibt sich hier das gleiche Ergebnis, das man auch mithilfe der Variation der Konstanten erhalten hätte.

Verwendet man hingegen die Fundamentalmatrix, so ist. Homogene lineare Differentialgleichungen -ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten. Die Lösungsgesamtheit aller -mal differenzierbaren Funktionen, die der homogenen linearen Differentialgleichung -ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten mit, genügen, bildet einen Wir konstruieren eine Basis dieses Vektorraumes wie folgt. Es sei das zugehörige charakteristische Polynom vollständig faktorisiert zu paarweise verschieden sind. Dann ist eine Basis dieser Lösungsgesamtheit gegeben durch Diese Basis ist im allgemeinen komplexwertig. Sind alle reell, und ist man an einer reellwertigen Basis der Lösungsgesamtheit interessiert, so geht man wie folgt vor. Es sei abermals das zugehörige charakteristische Polynom vollständig faktorisiert zu jedoch mit paarweise verschiedenen, mit für. Dabei seien die Nullstellen so geordnet, daß und. Dann ist eine reellwertige Basis der Lösungsgesamtheit gegeben durch Reduktion auf ein System erster Ordnung. Wir möchten den Zusammenhang der homogenen linearen Differentialgleichung mit homogenen linearen Systemen von Differentialgleichungen mit konstanten Koeffizienten nicht verschweigen.

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