TU Wien:Algebra und Diskrete Mathematik VU (diverse)/Übungen 2025W/Beispiel 226

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Gesucht ist die allgemeine Lösung der linearen homogenen Differenzengleichungen

(a) xn+2−7xn+1+12xn=0

(b) xn+2+xn+1+xn=0

(c) xn+2−8xn+1+16xn=0

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{{Beispiel|status=solved|1=
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}}


Lösungsvorschlag

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xn+2−7xn+1+12xn=0

die Charakteristische Gleichung ist somit:

λ2−7λ+12

mit der Lösung:

λ1,2={3,4}

Die Lösung der Gleichung hat also die Form:

xn=C1⋅3n+C2⋅4n,C1,C2∈ℝ

Charakteristische Gleichung

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λ2+λ+1=0

λ1,2=−12±14−1

λ1,2=−12±−34

λ1,2=−12±12−3

λ1,2=−12±123i

Polarkoordinaten r

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r=|z|=a2+b2=14+34=1

Polarkoordinaten ϕ

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Mit Hilfe des Arkustangens kann ϕ wie folgt im Intervall (−π,π] bestimmt werden:

φ={arctan⁡bafu¨r a>0arctan⁡ba+πfu¨r a<0, b≥0arctan⁡ba−πfu¨r a<0, b<0+π/2fu¨r a=0, b>0−π/2fu¨r a=0, b<0

⇒ϕλ1=arctan⁡ba+π=arctan⁡3−1+π=−π3+π=2π3

⇒ϕλ2=arctan⁡ba−π=arctan⁡−3−1−π=π3−π=−2π3

Für cos⁡ϕ und sin⁡ϕ gilt:

cos⁡ϕ=cos⁡−ϕ

sin⁡ϕ=−sin⁡−ϕ

Damit folgt:

λ1=r(cos⁡ϕλ1+isin⁡ϕλ1)=1(cos⁡2π3+isin⁡2π3)

λ2=r(cos⁡ϕλ2+isin⁡ϕλ2)=1(cos⁡−2π3+isin⁡−2π3)=1(cos⁡2π3−isin⁡2π3)

Oder in kombinierter Darstellung:

λ1,2=r(cos⁡ϕ±isin⁡ϕ)=1(cos⁡2π3±isin⁡2π3)

Die Allgemeine Loesung lautet:

xn=1n(C1cos⁡2π3n+C2sin⁡2π3n)mitC1,C2∈ℝ

Sollte jetzt so passen! --Jules 22:50, 30. Mai 2011 (CEST)

Nochmal leicht nachgebessert und detailliert. --Fabianm 09:00, 01. Dez. 2021 (CET)

Charakteristische Gleichung

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λ2−8λ+16=0

λ1,2=8±−82−4⋅162

λ1,2=8±02

λ1,2=4

a2−4b=0⇒ die allgemeine Loesung ist

xn=C1λ1n+C2nλ1n=(C1+C2n)λ1nmitC1,C2∈ℝ

⇒xn=(C1+C2n)4n

  • Diskussion im Informatik-Forum WS07 Beispiel 211