Løsning av differensiallikning

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderatorer: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Svar
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Find [tex]u(x,t)[/tex] for the string of length [tex]L=1[/tex] and
[tex]c^2=1[/tex] when the initial velocity is zero and the initial deflection with small k (say, 0.01) is as follows. Sketch or graph as in
Fig. 291 in the text.

[tex]k \sin(3\pi x)[/tex]
Her lurer jeg virkelig på hva jeg skal gjøre.

Tenkte først at en skulle benytte seg av bølgelikningen som har løsning

[tex]u(x,y) = \sum_{n=1}^\infty A_n \cos \lambda_n t + B_n \sin \lambda_n t \sin \frac{n \pi}{L} x\,,[/tex]

hvor [tex]\lambda cn\pi/L[/tex] og

[tex]A_n = \frac{2}{L} \int_0^L f(x) \sin \frac{n\pi x}{L}\,\mathrm{d}x[/tex]
og
[tex]B_n = \frac{2}{cn\pi} \int_0^L g(x) \sin \frac{n\pi x}{L}\,\mathrm{d}x[/tex]
I oppgaven vår så er hastigheten i begynnelsen null, slik at [tex]g(x)=0[/tex].
Videre fås

[tex]\begin{align} A_n = & \frac{2}{L} \int_0^L k \sin(3\pi x) \sin \frac{n\pi x}{L}\,\mathrm{d}x \\ = & \frac{k}{L} \int_0^L \cos(3\pi x-\frac{n\pi x}{L}) - \cos(3\pi x+\frac{n\pi x}{L}) \,\mathrm{d}x \\ = & \frac{k}{L} \left[ \frac{L}{\pi(3L-n)}\sin(3\pi x-\frac{n\pi x}{L}) - \frac{L}{\pi(3L+n)}\sin(3\pi x+\frac{n\pi x}{L})\right]_0^L \\ = & \frac{k}{\pi}\left[ \frac{\sin(\pi(3L-n))}{3L-n} - \frac{\sin(\pi(3L+n))}{3L+n} \right] \\ = & 0 \end{align} [/tex]

Men dette blir jo feil, hva er det jeg egentlig skal gjøre på oppgaven?
Sist redigert av Nebuchadnezzar den 25/09-2012 21:36, redigert 2 ganger totalt.
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
wingeer
Descartes
Descartes
Innlegg: 414
Registrert: 24/05-2008 17:22
Sted: Trondheim

Ikke at jeg husker helt hvordan man gjorde dette, men jeg tror du har integrert feil?
M.Sc. Matematikk fra NTNU.
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Så maple regner feil? Ja, kanskje ^^
Men ja, godt mulig jeg texa feil her, er jo helt horribelt at en ikke kan bruke mellomrom... Svaret blir uansett null for heltall, og da faller jo hele løsningen bort.
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
2357
Lagrange
Lagrange
Innlegg: 1180
Registrert: 07/12-2007 22:08

Hvis du vil TeXe bedre, foreslår jeg å innse at array er avlengs og ta i bruk align.
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Noe som jeg prøvde først og det ble ikke bedre, så da byttet jeg til array for å se om det ville funke, noe som det ikke gjorde...

Array er avlengs ja, men uansett så skal det fungere langt bedre enn hva det gjør i innlegget mitt.

Jeg skriver og har skrevet alle øvingene mine så langt i Latex, så jeg regner med jeg har litt peiling ;)

UANSETT er jo dette off-topic til tusen, det er ikke latex jeg sliter med men løsningen av oppgaven.
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4562
Registrert: 12/12-2008 12:44

Det er litt uklart for meg hva oppgaven går ut på. Er det snakk om å løse ligningen [tex]\frac{\partial^2u}{\partial x^2}=\frac{\partial^2 u}{\partial^2 t}[/tex] med grensebetingelser [tex]u(0,t)=u(L,t)=0[/tex] og initialbetingelser [tex]u(x,0)=k\sin(3\pi x)[/tex] og [tex]\frac{\partial u}{\partial t}(x,0)=0[/tex]?
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Uklart for meg og, da jeg skrev ned alt som står i oppgaven.

Men jeg antar det der det oppgaven går ut på ja.
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
wingeer
Descartes
Descartes
Innlegg: 414
Registrert: 24/05-2008 17:22
Sted: Trondheim

Nebuchadnezzar skrev:Så maple regner feil? Ja, kanskje ^^
Men ja, godt mulig jeg texa feil her, er jo helt horribelt at en ikke kan bruke mellomrom... Svaret blir uansett null for heltall, og da faller jo hele løsningen bort.
Plotta det bare kjapt inn i wolframalpha og fikk noe annet enn 0, så jeg vet ikke.
M.Sc. Matematikk fra NTNU.
espen180
Gauss
Gauss
Innlegg: 2578
Registrert: 03/03-2008 15:07
Sted: Trondheim

Kan jo bare bruke d'Alemberts løsning av bølgeligningen. Med initialbetingelser [tex]u(x,0)=f(x)[/tex] og [tex]\frac{\partial}{\partial t} u(x,t) |_{t=0} = 0[/tex] får man da

[tex]u(x,t)=\frac{f(x+cv)+f(x-cv)}{2}[/tex] for alle [tex]-\infty < x < \infty[/tex]

Denne løsningen er for en uendelig streng, men den kan gjøres til en løsning for en endelig streng ved å konstruere en egnet [tex]f(x)[/tex] fra initialverdiene dine.
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4562
Registrert: 12/12-2008 12:44

Hvis dette er 4k er vel separasjon av variable den teknikken som er nærliggende å bruke.
espen180
Gauss
Gauss
Innlegg: 2578
Registrert: 03/03-2008 15:07
Sted: Trondheim

Da jeg tok 4K lærte vi d'Alemberts løsning, men kanskje den kommer senere/avhenger av foreleser?
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4562
Registrert: 12/12-2008 12:44

espen180 skrev:Da jeg tok 4K lærte vi d'Alemberts løsning, men kanskje den kommer senere/avhenger av foreleser?
Ja, godt mulig. Det er en stund siden jeg tok det så jeg husker ikke. Det er i alle fall mange veier frem til en løsning.
drgz
Fermat
Fermat
Innlegg: 757
Registrert: 24/12-2008 23:22

Nebuchadnezzar skrev: Jeg skriver og har skrevet alle øvingene mine så langt i Latex, så jeg regner med jeg har litt peiling ;)
Nå skal jeg ikke påstå at du ikke har peil, men det at man har brukt et verktøy i lang tid er ikke ensbetydende med at man har peil.
Svar