00:00
00:00
KURSER  / 
Matematik 1c
/  Kapiteltest – Statistik Ma1c – GY11

Vad är en differentialekvation?

Författare:Simon Rybrand
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet

Vad är en differentialekvation?

Inom naturvetenskapen används differentialekvationer för att beskriva olika förlopp, t.ex. inom fysiken för att bestämma sönderfallshastigheten hos radioaktiva preparat, inom meteorologin för bestämma luftflöden i en storm eller inom finansvärlden för att bestämma tillväxt i en population.

En differentialekvation består av en eller flera derivator av olika grad och dessa löser vi genom att t.ex. titta på de primitiva funktionerna till derivatorna och på så sätt hitta den grundfunktion som hela förloppet bygger på.

Differentialekvation

En differentialekvation är ett samband (en ekvation) mellan en funktion och en eller flera derivator av samma funktion.

Lösa differentialekvationer med primitiv funktion

Nedan följer ett exempel på hur vi tar fram lösningen till en differentialekvation med hjälp av primitiv funktion.

Exempel 1

Ange lösningen till y=3x2+4 y'=3x^2+4 y(0)=3y(0)=3

Lösning

En lösning till en differentialekvation är en funktion som ger likhet mellan VLVLVL och HLHLHL . Här söker vi den primitiva funktionen till  yy’y som uppfyller begynnelsevillkoret y(0)=3y\left(0\right)=3y(0)=3.

 Vi tar fram alla primitiva funktioner
y=x3+4x+C y=x^3+4x+C

och bestämmer CCC 

03+40+C=30^3+4\cdot 0+C=3

C=3C=3

Differentialekvationens lösning är alltså y=x3+4x+3 y=x^3+4x+3

Exempel 2

Bestäm en lösning till y+6y=0 y'+6y=0 .

Lösning

En lösning till en differentialekvation är en funktion som ger likhet mellan VLVLVL och HLHLHL .

Denna ekvation har en lösning y=e6x y=e^{-6x} eftersom att

y=6e6x y'=-6e^{-6x} och vi då för att

VL=y+6y=6e6x+6e6x=0=HLVL= y'+6y=-6e^{-6x}+6e^{-6x} = 0=HL

Vi kommer se att exponentialfunktioner med basen eee återkommer som ett lösningsförslag till differentialekvationerna. Detta beror på att deras derivata ofta är lik ursprungsfunktionen, men undantag för en konstant. Denna konstant kan då ofta tolkas som en procentuell förändring.

Exempel i videon

  • Antalet fiskar i ett akvarium ökar med 20 % per år av det aktuella antalet. Beskriv detta med en differentialekvation.
  • Lös differentialekvationen y=3x2+5x2 y'=3x^2+5x-2 med villkoret y(0)=10y(0)=10.
  • Lös differentialekvationen y=2x+2 y''= 2x+2 med villkoren att y(0)=3y(0)=3 och y(3)=24 y(3)=24 .
  • Visa att differentialekvationen y4+4y=0y''-4'+4y=0 har lösningen y=xe2xy=xe^{2x}.