Differenciálegyenletek megoldása Laplace-transzformációval. Vajda István március 21.

Hasonló dokumentumok
Inverz Laplace-transzformáció. Vajda István március 4.

Definíció Függvényegyenletnek nevezzük az olyan egyenletet, amelyben a kiszámítandó ismeretlen egy függvény.

y + a y + b y = r(x),

Differenciálegyenletek megoldása próbafüggvény-módszerrel

Feladatok a Diffrenciálegyenletek IV témakörhöz. 1. Határozzuk meg következő differenciálegyenletek általános megoldását a próba függvény módszerrel.

3. Lineáris differenciálegyenletek

6. feladatsor: Inhomogén lineáris differenciálegyenletek (megoldás)

DINAMIKAI VIZSGÁLAT OPERÁTOROS TARTOMÁNYBAN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

Differenciálegyenletek. Vajda István március 4.

x 2 e x dx c) (3x 2 2x)e 2x dx x sin x dx f) x cosxdx (1 x 2 )(sin 2x 2 cos 3x) dx e 2x cos x dx k) e x sin x cosxdx x ln x dx n) (2x + 1) ln 2 x dx

HÁZI FELADATOK. 2. félév. 1. konferencia Komplex számok

DIFFERENCIÁLEGYENLETEK. BSc. Matematika II. BGRMA2HNND, BGRMA2HNNC

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 29.

4. Laplace transzformáció és alkalmazása

5. fejezet. Differenciálegyenletek

Megoldások MATEMATIKA II. VIZSGA (VK) NBT. NG. NMH. SZAKOS HALLGATÓK RÉSZÉRE (Kérjük, hogy a megfelelő szakot jelölje be!

DIFFERENCIÁLEGYENLETEK. BSc. Matematika II. BGRMA2HNND, BGRMA2HNNC

Egyenletek, egyenlőtlenségek grafikus megoldása TK. II. kötet 25. old. 3. feladat

Matematika A3 1. ZH+megoldás

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 12. Név: Nept. kód: Idő: 1. f. 2. f. 3. f. 4. f. 5. f. 6. f. Össz.: Oszt.

7. feladatsor: Laplace-transzformáció (megoldás)

Matematika III. harmadik előadás

Elhangzott gyakorlati tananyag óránkénti bontásban. Mindkét csoport. Rövidítve.

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

differenciálegyenletek

Bevezetés az állapottér elméletbe: Állapottér reprezentációk

Bevezetés az állapottér-elméletbe Dinamikus rendszerek állapottér reprezentációi

cos 2 (2x) 1 dx c) sin(2x)dx c) cos(3x)dx π 4 cos(2x) dx c) 5sin 2 (x)cos(x)dx x3 5 x 4 +11dx arctg 11 (2x) 4x 2 +1 π 4

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

Számítógép-vezérelt szabályozás- és irányításelmélet

Segédanyag az A3 tárgy gyakorlatához

Differenciálegyenletek gyakorlat december 5.

1. Számsorok, hatványsorok, Taylor-sor, Fourier-sor

Baran Ágnes, Burai Pál, Noszály Csaba. Gyakorlat Differenciálegyenletek

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

Elhangzott tananyag óránkénti bontásban

Elérhető maximális pontszám: 70+30=100 pont

Differenciálegyenletek

Mátrix-exponens, Laplace transzformáció

PTE PMMFK Levelező-távoktatás, villamosmérnök szak

λx f 1 (x) e λx f 2 (x) λe λx f 2 (x) + e λx f 2(x) e λx f 2 (x) Hasonlóan általában is elérhető sorműveletekkel, hogy csak f (j)

Differenciálegyenletek numerikus megoldása

Komplex számok szeptember Feladat: Legyen z 1 = 2 3i és z 2 = 4i 1. Határozza meg az alábbi kifejezés értékét!

Közönséges differenciálegyenletek megoldása Mapleben

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

Feladatok Differenciálegyenletek II. témakörhöz. 1. Határozzuk meg a következő elsőrendű lineáris differenciálegyenletek általános megoldását!

valós számot tartalmaz, mert az ilyen részhalmazon nem azonosság.

I. Fejezetek a klasszikus analízisből 3

y = y 0 exp (ax) Y (x) = exp (Ax)Y 0 A n x n 1 (n 1)! = A I + d exp (Ax) = A exp (Ax) exp (Ax)

RENDSZERTECHNIKA 8. GYAKORLAT

Differenciálegyenletek december 13.

Polinomok maradékos osztása

sin x = cos x =? sin x = dx =? dx = cos x =? g) Adja meg a helyettesítéses integrálás szabályát határozott integrálokra vonatkozóan!

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások. alapfüggvény (ábrán: fekete)

Analízis III Parciális differenciálegyenletek

Tartalom. Állapottér reprezentációk tulajdonságai stabilitás irányíthatóság megfigyelhetőség minimalitás

Differenciálegyenlet rendszerek

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

A képzetes számok az isteni szellem e gyönyörű és csodálatos hordozói már majdnem a lét és nemlét megtestesítői. (Carl Friedrich Gauss)

Részletes tantárgyprogram és követelményrendszer

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

Differenciálegyenletek

Osztályozóvizsga követelményei

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

6. Differenciálegyenletek

4. Lineáris rendszerek

Határozatlan integrál

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

25/1. Stacionárius és tranziens megoldás. Kezdeti és végérték tétel.

Differenciaegyenletek a differenciálegyenletek

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

Matematika szigorlat javítókulcs, Informatika I máj. 30.

MODELLEK ÉS ALGORITMUSOK ELŐADÁS

Matematika II képletek. 1 sin xdx =, cos 2 x dx = sh 2 x dx = 1 + x 2 dx = 1 x. cos xdx =,

5. Differenciálegyenlet rendszerek

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

Differenciálegyenletek

7. Oldjuk meg az alábbi kezdetiérték-problémát: y x y = 6x, y(0) =

1. Vektorterek és lineáris leképezések

Feladatok a koordináta-geometria, egyenesek témaköréhez 11. osztály, középszint

n n (n n ), lim ln(2 + 3e x ) x 3 + 2x 2e x e x + 1, sin x 1 cos x, lim e x2 1 + x 2 lim sin x 1 )

5. gyakorlat. Lineáris leképezések. Tekintsük azt a valós függvényt, amely minden számhoz hozzárendeli az ötszörösét!

2.1. Másodrendű homogén lineáris differenciálegyenletek. A megfelelő másodrendű homogén lineáris differenciálegyenlet általános alakja

Műszaki matematika 1

Matematika II. 1 sin xdx =, 1 cos xdx =, 1 + x 2 dx =

Irányítástechnika II. előadásvázlat

1. Oldja meg a z 3 (5 + 3j) (8 + 2j) 2. Adottak az A(1,4,3), B(3,1, 1), C( 5,2,4) pontok a térben.

ELSORENDU ALLANDO EGYUTTHETOS LIN. DIFF. EGYENLET REND- SZER y1 =y2+y3+x, y2 =y1-y3+exp(2x), y3 =y1+y2-x

XXVI. Erdélyi Magyar Matematikaverseny Zilah, február I. forduló osztály

Robotok inverz geometriája

2016, Diszkrét matematika

ALGEBRAI KIFEJEZÉSEK, EGYENLETEK

Egyenletek, egyenlőtlenségek VII.

Meghatározás: Olyan egyenlet, amely a független változók mellett tartalmaz egy vagy több függvényt és azok deriváltjait.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Abszolútértékes és gyökös kifejezések

milyen mennyiségeket jelölnek a Bode diagram tengelyei? csoportosítsa a determinisztikus jeleket!

2. Hogyan számíthatjuk ki két komplex szám szorzatát, ha azok a+bi alakban, illetve trigonometrikus alakban vannak megadva?

Programozható vezérlő rendszerek. Szabályozástechnika

Differenciálegyenletek numerikus integrálása április 9.

Analízis szigorlat informatikusoknak (BMETE90AX20) tárgykövetelmény és tételsor

Átírás:

Analízis előadások Vajda István 2009. március 21.

A módszer alkalmazásának feltételei: Állandó együtthatós, lineáris differenciálegyenletek megoldására használhatjuk.

A módszer alkalmazásának feltételei: Állandó együtthatós, lineáris differenciálegyenletek megoldására használhatjuk. Elsősorban partikuláris megoldás meghatározására alkalmazzák, amelynek megadott kezdeti feltétel(eke)t kell kielégíteni.

A megoldás lépései: Az egyenlet mindkét oldalának meghatározzuk a Laplace-transzformáltját és ezeket egyenlővé tesszük egymással. A kapott (elsőfokú) egyenletet megoldjuk, így megkapjuk a keresett függvény Laplacetranszformáltját Inverz meghatározzuk a keresett függvényt.

Példa: Határozzuk meg az y y = 2x + 2 differenciálegyenlet y (0) = 2 kezdeti feltételt kielégítő partikuláris megoldását!

Példa: Határozzuk meg az y y = 2x + 2 differenciálegyenlet y (0) = 2 kezdeti feltételt kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: Jelöljük y Laplace-transzformáltját ȳ-sal! sȳ y (0) ȳ = 2 s 2 + 2 s sȳ + 2 ȳ = 2 s 2 + 2 s ȳ (s 1) = 2 s 2 + 2 s 2 = 2s2 + 2s + 2 s 2 ȳ = 2s2 + 2s + 2 s 2 (s 1)

Példa: Határozzuk meg az y y = 2x + 2 differenciálegyenlet y (0) = 2 kezdeti feltételt kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: ȳ = 2s2 + 2s + 2 s 2 (s 1) = A s + B s 2 + C s 1 2s 2 + 2s + 2 = As (s 1) + B (s 1) + Cs 2 s = 1: s = 0: s 2 : 2 = C 2 = B 2 = A + C C = 2 B = 2 A = 4

Példa: Határozzuk meg az y y = 2x + 2 differenciálegyenlet y (0) = 2 kezdeti feltételt kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: ȳ = 2s2 + 2s + 2 (s 1) s 2 = 4 s 2 s 2 + 2 s 1 y = 4 2x + 2e x

Példa: Határozzuk meg az y + 2y 8y = 18 sin x 4 cos x differenciálegyenlet y (0) = 3 és y (0) = 4 kezdeti feltételeket kielégítő partikuláris megoldását!

Példa: Határozzuk meg az y + 2y 8y = 18 sin x 4 cos x differenciálegyenlet y (0) = 3 és y (0) = 4 kezdeti feltételeket kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: s 2 ȳ sy (0) y (0) + 2(sȳ y (0)) 8ȳ = 18 s 2 + 1 4s s 2 + 1 s 2 4s + 18 ȳ 3s 4 + 2(sȳ 3) 8ȳ = s 2 ( + 1 ȳ s 2 + 2s ) 4s + 18 8 = + s 2 3s + 10 + 1 ( ȳ s 2 + 2s ) 8 = 3s3 + 10s 2 s + 28 s 2 + 1 ȳ = 3s3 + 10s 2 s + 28 (s 2) (s + 4) (s 2 + 1)

Példa: Határozzuk meg az y + 2y 8y = 18 sin x 4 cos x differenciálegyenlet y (0) = 3 és y (0) = 4 kezdeti feltételeket kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: ȳ = 3s3 + 10s 2 s + 28 (s 2) (s + 4) (s 2 + 1) = 3s2 2s + 7 (s 2)(s 2 + 1) ȳ = 3s2 2s + 7 (s 2) (s 2 + 1) = A s 2 + Bs + C s 2 + 1 3s 2 2s + 7 = A ( s 2 + 1 ) + Bs (s 2) + C (s 2) s = 2: s = 0: s 2 : 15 = 5A 7 = A 2C 3 = A + B A = 3 C = 2 B = 0

Példa: Határozzuk meg az y + 2y 8y = 18 sin x 4 cos x differenciálegyenlet y (0) = 3 és y (0) = 4 kezdeti feltételeket kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: ȳ = 3 s 2 2 s 2 + 1 y = 3e 2x 2 sin x

Példa: Határozzuk meg az y y = 8x + 24e x differenciálegyenlet y (0) = 0 és y (0) = 0 kezdeti feltételeket kielégítő partikuláris megoldását!

Példa: Határozzuk meg az y y = 8x + 24e x differenciálegyenlet y (0) = 0 és y (0) = 0 kezdeti feltételeket kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: s 2 ȳ ȳ = 8 s 2 + 24 s 1 ( s 2 1 ) ȳ = 24s2 + 8s 8 (s 1) s 2 ȳ = 24s2 + 8s 8 (s 1) 2 (s + 1) s 2

Példa: Határozzuk meg az y y = 8x + 24e x differenciálegyenlet y (0) = 0 és y (0) = 0 kezdeti feltételeket kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: ȳ = 24s2 + 8s 8 (s 1) 2 (s + 1) s 2 = A s 1 + B (s 1) 2 + C s + 1 + D s + E s 2 24s 2 +8s 8 = A (s 1)(s + 1) s 2 +B (s + 1) s 2 +C (s 1) 2 s 2 + + D (s 1) 2 (s + 1) s + E (s 1) 2 (s + 1) s = 1: s = 1: s = 0: s: s 4 : 24 = 2B 8 = 4C 8 = E 8 = D E 0 = A + C + D B = 12 C = 2 E = 8 D = 0 A = 2

Példa: Határozzuk meg az y y = 8x + 24e x differenciálegyenlet y (0) = 0 és y (0) = 0 kezdeti feltételeket kielégítő partikuláris megoldását! Megoldás: ȳ = 24s2 + 8s 8 (s 1) 2 (s + 1) s 2 = 2 s 1 + 12 (s 1) 2 + 2 s + 1 8 s 2 y = 2e x + 12xe x + 2e x 8x