Andregrads differensiallikning dempet svingning

Del 2, alle hjelpemidler

Andregrads differensiallikning dempet svingning

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Du skal studere løsningen til differensiallikningen

y′′+25y′+2625y=0
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bruk løsningen til den karakteristiske likningen til å vise at den generelle løsningen til differensiallikningen er

y=e−0,2x⋅(Csin⁡x+Dcos⁡x)

der C og D er konstanter.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Du får oppgitt at y(0)=5 og y(3π4)=0.

Forklar at løsningen av differensiallikningen da kan skrives

y=5e−0,2x⋅(sin⁡x+cos⁡x)

(Du kan få bruk for at sin⁡3π4=22 og cos⁡3π4=−22)

Fasit

y=e−0,2x(Csin⁡x+Dcos⁡x)

y=5e−0,2x(sin⁡x+cos⁡x)

LøsningsforslagKI-generert

Differensiallikningen

y′′+25y′+2625y=0

er en andregrads, homogen, lineær differensiallikning med konstante koeffisienter. Den karakteristiske likningen er

r2+25r+2625=0

Vi fullfører kvadratet. GeoGebra CAS bekrefter at

(r+15)2+1=r2+25r+2625

(se linje 1 i utklippet), altså er den karakteristiske likningen ekvivalent med

(r+15)2=−1
r=−15±−1=−0,2±i

Den karakteristiske likningen har altså komplekse røtter r=−0,2±1i, det vil si på formen a±bi med a=−0,2 og b=1.

For en karakteristisk likning med komplekse røtter r=a±bi er den generelle løsningen av differensiallikningen

y=eax(Csin⁡(bx)+Dcos⁡(bx))

Med a=−0,2 og b=1 får vi

y=e−0,2x(Csin⁡x+Dcos⁡x)

der C og D er konstanter, som skulle vises.

GeoGebra CAS

Vi bruker startbetingelsene til å bestemme C og D.

Bestemmer D: Siden sin⁡0=0 og cos⁡0=1, gir y(0)=5 at

y(0)=e0(Csin⁡0+Dcos⁡0)=D=5

Se linje 2 i utklippet, der D=5 er lagt inn.

Bestemmer C: Vi setter inn x=3π4 og bruker y(3π4)=0:

e−0,2⋅3π4(Csin⁡3π4+Dcos⁡3π4)=0

Siden e−0,2⋅3π4≠0, må parentesen være lik null:

Csin⁡3π4+Dcos⁡3π4=0

Med sin⁡3π4=22 og cos⁡3π4=−22 og D=5 løser CAS (linje 3 i utklippet) likningen og finner C=D=5.

Vi setter C=5 og D=5 inn i det generelle uttrykket fra a):

y=e−0,2x(5sin⁡x+5cos⁡x)
y=5e−0,2x(sin⁡x+cos⁡x)

som skulle vises.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt