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Forum "Gewöhnliche Differentialgleichungen" - DGL Substitution
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DGL Substitution: Suche den Fehler
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:01 Di 14.06.2011
Autor: schwammbob123

Aufgabe
Die Aufgabe lautet ganz einfach wie folgt:
y'=2(2x+y+1)^(-1)

So also ich hab dann einfach mal losgelegt und z=2x+y+1 gesetzt (dass es mit Substutition gelöst werden soll steht drüber). Dann hab ich die Ableitung von z gebildet um y' auch substituieren zu können.
[mm] \Rightarrow [/mm] z' = 2+y' -> y'=z'-2
[mm] \Rightarrow [/mm] z'-2 = 2/z
[mm] \Rightarrow [/mm] z' = 2/z + 2  [mm] \gdw [/mm] z' = (2+2z)/z

dann hab ich die Variablen ja schon getrennt und kann das in die "Formel" einsetzten:

1/2 * [mm] \integral_{a}^{b} [/mm] {z/(1+z) dz}  [mm] \gdw \integral_{a}^{b} [/mm] {1 dx}

[mm] \Rightarrow [/mm] 1/2(z-ln(z+1)) = x + c
[mm] \Rightarrow [/mm] z-ln(z+1) = 2x + c
[mm] \Rightarrow [/mm] z = ln(z+1) + 2x +c

Resubstitution:

[mm] \Rightarrow [/mm] 2x+y+1 = ln(2x+y+1+1) + 2x + c
[mm] \Rightarrow [/mm] y = ln(2x+y+2) + 2x + c

Jetzt hab ich aber keine Chance mehr an das y alleine ranzukommen oder?! Also vermute ich, dass ich vorher irgendwo einen Fehler gemacht habe weil alle anderen Übungsaufgaben sonst ziemlich gut aufgehen. Wäre super nett wenn mir jemand helfen könnte. Danke schonmal im vorraus!

Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.

Mfg Lucas

        
Bezug
DGL Substitution: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:15 Di 14.06.2011
Autor: Martinius

Hallo,

ich habe als Lösung auch:

$y-ln|y+2x+2|=C-1$

$y-ln|y+2x+2|=C'$


heraus - also eine implizite Lösung.

Möglicherweise könnte man die Lösung mit einem CAS zeichnen.

LG, Martinius

Bezug
        
Bezug
DGL Substitution: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:24 Di 14.06.2011
Autor: schachuzipus

Hallo Lucas und herzlich [willkommenmr],


> Die Aufgabe lautet ganz einfach wie folgt:
> y'=2(2x+y+1)^(-1)
>  So also ich hab dann einfach mal losgelegt und z=2x+y+1
> gesetzt (dass es mit Substutition gelöst werden soll steht
> drüber). Dann hab ich die Ableitung von z gebildet um y'
> auch substituieren zu können.
> [mm]\Rightarrow[/mm] z' = 2+y' -> y'=z'-2
>  [mm]\Rightarrow[/mm] z'-2 = 2/z
>  [mm]\Rightarrow[/mm] z' = 2/z + 2  [mm]\gdw[/mm] z' = (2+2z)/z [ok]
>  
> dann hab ich die Variablen ja schon getrennt und kann das
> in die "Formel" einsetzten:
>  
> 1/2 * [mm]\integral_{a}^{b}[/mm] {z/(1+z) dz}  [mm]\red{\gdw}[/mm] [mm]\integral_{a}^{b}[/mm]  {1 dx}

Na, das soll wohl ein [mm]\red{=}[/mm] sein ...

>
> [mm]\Rightarrow[/mm] 1/2(z-ln(z+1)) = x + c [ok]
> [mm]\Rightarrow[/mm] z-ln(z+1) = 2x + 2c
>  [mm]\Rightarrow[/mm] z = ln(z+1) + 2x +2c

[mm]2c[/mm] oder [mm]\tilde c[/mm] - auf jeden Fall nicht c !

>  
> Resubstitution:
>  
> [mm]\Rightarrow[/mm] 2x+y+1 = ln(2x+y+1+1) + 2x + [mm]\tilde c[/mm]
>  [mm]\Rightarrow[/mm] y = ln(2x+y+2) + 2x + c

Nee, hier heben sich doch die 2x weg ...

>  
> Jetzt hab ich aber keine Chance mehr an das y alleine
> ranzukommen oder?! Also vermute ich, dass ich vorher
> irgendwo einen Fehler gemacht habe weil alle anderen
> Übungsaufgaben sonst ziemlich gut aufgehen. Wäre super
> nett wenn mir jemand helfen könnte. Danke schonmal im
> vorraus!

Ein "r" genügt vollkommen!

Ich denke, deine Rechnung ist richtig und auch nachvollziehbar, ich komme auf dieselbe Lösung.

Es ist ja in den seltensten Fällen so, dass man die Lösung explizit angeben kann; hier wird man wohl um die implizite Darstellung nicht herumkommen.

Setzt man Maple auf die DGL an, so spuckt er ganz phantastisch dies aus:

[mm]y(x)=-\text{LambertW}\left(-2Ce^{-2x-2}\right)-2x-2[/mm]



>  
> Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen
> Internetseiten gestellt.
>  
> Mfg Lucas

Gruß

schachuzipus


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