Gewone differentiaalvergelijkingen: Scheiden van variabelen
Voorbeeld 1: zo maar een separeerbare GDV
Los de eerste-orde GDV \[\frac{\dd y}{\dd t}=\frac{-9 t^2-4 t + 3}{2y}\] op via de methode van scheiden van variabelen.
De eerste-orde GDV \[\frac{\dd y}{\dd t}=\frac{-9 t^2-4 t + 3}{2y}\] is in differentiaalnotatie te herleiden tot \[2y\,\dd y=(-9 t^2-4 t + 3)\,\dd t\] De linker- en rechterkant zijn respectievelijk te schrijven als \(\dd(y^2)\) en \(\dd(-3 t^3-2 t^2+3 t)\). Immers \(y^2\) en \(-3 t^3-2 t^2+3 t\) zijn respectievelijk primitieven van \(2y\) en \(-9 t^2-4 t + 3\). We hebben dus een gelijkheid tussen twee differentialen: \[\dd(y^2)=\dd(-3 t^3-2 t^2+3 t)\] De functies ‘achter de d's’ zijn dus op een constante na aan elkaar gelijk: \[y^2=-3 t^3-2 t^2+3 t+c\] voor zekere constante \(c\). De expliciete oplossing is: \[y=\sqrt{-3 t^3-2 t^2+3 t+c}\quad \text{of} \quad y=-\sqrt{-3 t^3-2 t^2+3 t+c}\]
Voor wie de laatste stappen in de verwerking van differentialen wat formeel vindt: je kunt ook linker- en rechterkant van integraaltekens voorzien en deze integralen uitrekenen. De berekening gaat dan als volgt:
Uit \[2y\,\dd y=(-9 t^2-4 t + 3)\,\dd t\] volgt dat \[\int 2y\,\dd y=\int (-9 t^2-4 t + 3)\,\dd t\] Dus: \[y^2=-3 t^3-2 t^2+3 t+c\] waarbij we de integratieconstanten samengenomen hebben tot één constante \(c\) en aan de rechterkant van de gelijkheid geplaatst hebben.
Voor wie de laatste stappen in de verwerking van differentialen wat formeel vindt: je kunt ook linker- en rechterkant van integraaltekens voorzien en deze integralen uitrekenen. De berekening gaat dan als volgt:
Uit \[2y\,\dd y=(-9 t^2-4 t + 3)\,\dd t\] volgt dat \[\int 2y\,\dd y=\int (-9 t^2-4 t + 3)\,\dd t\] Dus: \[y^2=-3 t^3-2 t^2+3 t+c\] waarbij we de integratieconstanten samengenomen hebben tot één constante \(c\) en aan de rechterkant van de gelijkheid geplaatst hebben.
Ontgrendel volledige toegang