TU Wien:Mathematik 2 UE (diverse)/Übungen WS19/Beispiel 318

Aus VoWi
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Man ermittle alle Lösungen der nichtlinearen Differentialgleichung

y′=y2−4x

durch Trennung der Variablen und anschließende Partialbruchzerlegung.

Lösungsvorschlag

[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Partialbruchzerlegung

[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

1y2−4=1(y+2)(y−2)1y2−4=Ay+2+By−21=A(y−2)+B(y+2)1=(A+B)y+2B−2A

Koeffizientenverglich ergibt A+B=0 und 2B−2A=1.

Aus A=−B folgt 2B+2B=4B=1 und somit B=14, A=−14.

1y2−4=14⋅1y−2−14⋅1y+2

Trennung der Variablen

[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

y′=y2−4xy′y2−4=1x∫1y2−4dy=∫1xdx14∫1y−2dy−14∫1y+2dy=∫1xdx14ln⁡(y−2)−14ln⁡(y+2)=ln⁡x+Cln⁡(y−2)−ln⁡(y+2)=4ln⁡x+Celn⁡(y−2)eln⁡(y+2)=e4ln⁡x⋅eCy−2y+2=(eln⁡x)4⋅Cy−2y+2=Cx4y−2=yCx4+2Cx4y−yCx4=2Cx4+2y=2Cx4+21−Cx4