...
Kurser Alla kurser Min kurs Min sida Min sida Provbank Mina prov Läromedel Blogg Hjälp & Guider Om oss Kontakt Nationella prov Gamla högskoleprov Screening Priser
Sök Mitt konto Logga ut Elev/lärare
-registrering
Logga in Köp Premium Köp Premium Prova gratis
Genom att använda den här sidan godkänner du våra användarvillkor, vår integritetspolicy och att vi använder cookies.
EXEMPEL I VIDEON
Lägg till som läxa
Lägg till som stjärnmärkt
  Lektionsrapport   Hjälp

Frågor hjälpmarkerade!

Alla markeringar försvinner.

Ta bort markeringar Avbryt
Kopiera länk Facebook X (Twitter) Repetera Rapportera Ändra status
KURSER  / 
Matematik 5
 /   Differentialekvationer

Homogena differentialekvationer av första ordningen

Endast Premium- användare kan rösta.
Författare:Simon Rybrand
Rapportera fel Redigera lektion Redigera text Redigera övning Redigera video Skapa thumbnails
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av provet
Din skolas prenumeration har gått ut!
Påminn din lärare om att förnya eller fortsätt plugga med Eddler på egen hand.
Så funkar det för:
Elever/Studenter Lärare Föräldrar
Din skolas prenumeration har gått ut!
Förnya er prenumeration. Kontakta oss på: info@eddler.se

En differentialekvation är en ekvation som innehåller en funktion och dess derivata. I stället för att lösa för ett tal söker vi här efter en funktion $y$ som uppfyller ekvationen.

En homogen differentialekvation av första ordningen innehåller förstaderivatan $y’$ och kan skrivas på formen $y’ + ay = 0$, där $a$ är en konstant.

Homogen differentialekvation av första ordningen

En ekvation på formen $y’ + ay = 0$ har den allmänna lösningen

$y = Ce^{-ax}$

där $C$ är en godtycklig konstant.

Allmän och partikulär lösning

Den allmänna lösningen $y = Ce^{-ax}$ beskriver en hel familj av lösningar, en för varje värde på konstanten $C$. För att hitta en specifik lösning behöver vi ett begynnelsevillkor, det vill säga ett känt värde på funktionen vid en viss punkt, exempelvis $y(0) = 10$.

När vi använder villkoret för att bestämma $C$ får vi den partikulära lösningen. Det är den enda kurvan av alla möjliga som uppfyller både ekvationen och villkoret.

Lösa en homogen differentialekvation

Metoden består av två steg:

Steg 1

Skriv upp den allmänna lösningen $y = Ce^{-ax}$ med rätt värde på $a$.

Steg 2

Använd begynnelsevillkoret för att bestämma konstanten $C$ och hitta den partikulära lösningen.

Exempel 1

Lös ekvationen $y’ + 3y = 0$ då $y(0) = 10$.

Lösning

Steg 1 – Allmän lösning

Här är $a = 3$, så den allmänna lösningen är

$y = Ce^{-3x}$

Steg 2 – Bestäm $C$ med hjälp av villkoret

Vi vet att $y(0) = 10$, det vill säga att funktionsvärdet är $10$ när $x = 0$. Vi sätter in det i den allmänna lösningen:

$10 = Ce^{-3 \cdot 0} = Ce^{0} = C \cdot 1 = C$

Alltså är $C = 10$.

Partikulär lösning

$y = 10e^{-3x}$

Vi kan kontrollera svaret genom att derivera och sätta in i ursprungsekvationen:

$y’ = -30e^{-3x}$

$y’ + 3y = -30e^{-3x} + 3 \cdot 10e^{-3x} = -30e^{-3x} + 30e^{-3x} = 0$

Exempel 2

Lös ekvationen $y’ – 2y = 0$ då $y(0) = 5$.

Lösning

Steg 1 – Allmän lösning

Vi skriver om ekvationen på standardformen $y’ + ay = 0$. Här är $a = -2$, så den allmänna lösningen är

$y = Ce^{2x}$

Steg 2 – Bestäm $C$ med hjälp av villkoret

$5 = Ce^{2 \cdot 0} = C \cdot 1 = C$

Alltså är $C = 5$.

Partikulär lösning

$y = 5e^{2x}$

Det finns även differentialekvationer som inte är homogena. Man kallar dem inhomogena. Här kan du lära dig med om dem.

Exempel i videon

  • Lös differentialekvationen $ y´-y=0 $.
  • Ange partikulärlösning och allmän lösning till $y´-6y=0$ om $y(0)=1$.
  • I ett badkar badar Sverker och där avtar temperaturen enligt differentialekvationen $ \frac{dy}{dx}=-0,1y $ där $t$ är tiden i minuter. När är temperaturen $ 40 \, °C $ om det från början var $ 50 \, °C $.

Kommentarer

Ki Nyhlen

Formateringen i förklaringen i fråga 4 har fått fnatt.

    Simon Rybrand (Moderator)

    Japp, det hade den verkligen, det är korrigerat och tack för att du sade till!

Sandra Grantelius

Fråga 4 har fel svar markerat

    Simon Rybrand (Moderator)

    Tack för att du sade till, det är fixat.

Adi

Hej, Simon jag har fastnat på en uppgift.
En lösningskurva till differentialekvationen 2dy/dx+y=0 går genom punkten (1,2) Bestäm dess ekvation.

Jag började med: 2yprim+y=0, dela allt med 2 och efter det blev det fel. Hur löser man denna uppgift?

petri L

1. uppgift 1 har ingen rätt lösning, ska väll vara 2e (2/3x)

2. Rättningen låser sig.

3. Annars mycket bra kurser !
Jag jobbar som elevassistent på väsby introduktionsgymnasium o väsby nya gymnasium.
Jag tror att de skulle ha mycket nytt av kurserna!
Någon ide/förslag?

/Petri

    Simon Rybrand (Moderator)

    Hej Petri, övningen var helt ny och det hade blivit ett tekniskt problem som nu skall vara löst. Tack för att du uppmärksammade oss på detta. Även rättningen är ”upplåst”.
    Om ni är intresserade av vad vi har att erbjuda för skolor så är ni förstås varmt välkomna att kontakta oss på info@matematikvideo.se så kan vi diskutera igenom mer hur detta fungerar.

nti_mae

Funkar inte att spela upp denna men får alla andra att fungera!!

    Simon Rybrand (Moderator)

    Det skall vara löst med uppspelningen.


Endast Premium-användare kan kommentera.

██████████████████████████
████████████████████████████████████████████████████

e-uppgifter (5)

  • 1. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B
    P 1
    PL
    M
    R
    K
    M EXIT NP INGÅR EJ Uppgift från prov

    Bestäm den allmänna lösningen till $y’ – 3y = 0$.

    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 2. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B
    P 1
    PL
    M
    R
    K
    M EXIT NP INGÅR EJ Uppgift från prov

    Bestäm den allmänna lösningen till $3y’ = 12y $.

    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 3. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B
    P 1
    PL
    M
    R
    K
    M EXIT NP INGÅR EJ Uppgift från prov

    Ange partikulärlösningen till $y’ – 5y = 0$, om $y(0) = 5$.

    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • Så hjälper Eddler dig:
    Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
    Allt du behöver för att klara av provet
    Så hjälper Eddler dig:
    Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
    Allt du behöver för att klara av provet
    Din skolas prenumeration har gått ut!
    Påminn din lärare om att förnya eller fortsätt plugga med Eddler på egen hand.
    Så funkar det för:
    Elever/Studenter Lärare Föräldrar
    Din skolas prenumeration har gått ut!
    Förnya er prenumeration. Kontakta oss på: info@eddler.se
  • 4. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B
    P 1
    PL
    M
    R
    K
    M EXIT NP INGÅR EJ Uppgift från prov

    Ange partikulärlösningen till $3y’ – 2y = 0$ då $y(0) = 2$.

    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 5. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B
    P 1
    PL
    M
    R
    K
    M EXIT NP INGÅR EJ Uppgift från prov

    Ange partikulärlösningen till $2y’ = 5y$ om $y(0) = 4$.

    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...

c-uppgifter (3)

  • 6. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (0/1/0)
    E C A
    B
    P 1
    PL
    M
    R
    K
    M EXIT NP INGÅR EJ Uppgift från prov

    Lös differentialekvationen $y’ – ay = 0$, om $y(0) = 3$ och $y'(0) = 6$.

    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 7. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (0/2/0)
    E C A
    B
    P 1
    PL 1
    M
    R
    K
    M EXIT NP INGÅR EJ Uppgift från prov

    Stina har precis tagit ut en kall läsk ur kylen ($5°C$) och ställt fram vid datorn. Hur lång tid tar det för läsken att bli rumstempererad ($20°C$) om temperaturförändring kan uttryckas med differentialekvationen $\frac{dy}{dt} = 0,05y$, där $t$ är tiden i minuter och $y$ är temperaturen i celsius?

    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 8. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (0/2/0)
    E C A
    B
    P
    PL 2
    M
    R
    K
    M EXIT NP INGÅR EJ Uppgift från prov

    En kopp med nybryggt kaffe är $95°C$95°C . Temperaturen avtar sedan med en hastighet som är proportionell mot den temperatur som kaffet har i varje ögonblick. Efter  $5$5  minuter har kaffet temperaturen $80°C$80°C.

    Hur varmt är kaffet efter $15$15 minuter?

    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av provet
Din skolas prenumeration har gått ut!
Påminn din lärare om att förnya eller fortsätt plugga med Eddler på egen hand.
Så funkar det för:
Elever/Studenter Lärare Föräldrar
Din skolas prenumeration har gått ut!
Förnya er prenumeration. Kontakta oss på: info@eddler.se