ratkeeko diffisksen aap laplacella?

matikka sokee

Voiko differentiaaliyhtälön ratkaisemiseen hyödyntää laplacea?
Diffiksen ratkominen homogeenisen yhtälön ja karakteristisen yhtälön avulla onnistuu, mutta jostain kumman syystä asiaa koitetaan opastaa tavalla, josta sokeakin näkee suoraan. Onlisiko kyse laplacesta vai mikä mahtaa olla niin ilmiselvää muille miten homat ratkaistaan. Itse en kysymyksen nähdessään näe suoraan vastausta, vaikka sitä kuinka joku koittaa selittää. Auttakaa...

13

331

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • p

      Usein voi. Laplacemuunnoksella on se mukava ominaisuus, että se muuntaa differentiaaliyhtälön usein paljon helpommin ratkaistavaan algebralliseen muotoon. Kun haluttu suure on ratkaistu, pitää se vielä käänteismuuntaa takaisin aikatasoon.

      • matikka sokee

        Kuinka se sitten lasketaan?
        Jos yhtälö on vaikka y"(t) 4y'(t) 5 y(t)= 0 ja y'=y" = 0
        miten vaikuttaa jos hytälö onkin yhtäsuuri kun 1 tai t eikä nolla niinkun yllä?

        onko tässä siis mitään perää ja jos on niin mitä seuraavaksi?

        [s^2*F(s) - s*F(0) s*F(0)] [s*F(s) - f(0)] sF(s) = 0


      • p
        matikka sokee kirjoitti:

        Kuinka se sitten lasketaan?
        Jos yhtälö on vaikka y"(t) 4y'(t) 5 y(t)= 0 ja y'=y" = 0
        miten vaikuttaa jos hytälö onkin yhtäsuuri kun 1 tai t eikä nolla niinkun yllä?

        onko tässä siis mitään perää ja jos on niin mitä seuraavaksi?

        [s^2*F(s) - s*F(0) s*F(0)] [s*F(s) - f(0)] sF(s) = 0

        Kirjoitin pitkän vastauksen, mutta suomi24 alkoi kuseksimaan eikä tehnyt mitään, kopioin kirjoitukseni leikepöydälle, tapoin selaimen, käynnistin uudelleen ja yritin liittää kirjoitukseni tähän uudelleen ja lähettää. Mutta unohdin että tämä iki-ihana Ubuntu tyhjentää leikepöydältä aina sen mikä on kopioitu ohjelmasta, joka suljetaan.
        Valitan, et siis saa minulta vastausta ainakaan vähään aikaan.


      • säätöä vailla
        p kirjoitti:

        Kirjoitin pitkän vastauksen, mutta suomi24 alkoi kuseksimaan eikä tehnyt mitään, kopioin kirjoitukseni leikepöydälle, tapoin selaimen, käynnistin uudelleen ja yritin liittää kirjoitukseni tähän uudelleen ja lähettää. Mutta unohdin että tämä iki-ihana Ubuntu tyhjentää leikepöydältä aina sen mikä on kopioitu ohjelmasta, joka suljetaan.
        Valitan, et siis saa minulta vastausta ainakaan vähään aikaan.

        Ei Ubuntukaan tee mitään omin päin.
        Klipperin ponnahdusikkunan alaosasta löytyy asetukset, senkun ruksaat mieleiseksesi.


      • dx
        matikka sokee kirjoitti:

        Kuinka se sitten lasketaan?
        Jos yhtälö on vaikka y"(t) 4y'(t) 5 y(t)= 0 ja y'=y" = 0
        miten vaikuttaa jos hytälö onkin yhtäsuuri kun 1 tai t eikä nolla niinkun yllä?

        onko tässä siis mitään perää ja jos on niin mitä seuraavaksi?

        [s^2*F(s) - s*F(0) s*F(0)] [s*F(s) - f(0)] sF(s) = 0

        Ne derivaatan muunnossäännöt taitavat mennä näin:

        L[f'] = s L[f] - f(0)
        L[f''] = s^2 L[f] - s f'(0) - f(0)

        ja jos merkitään L[f] = F, niin yhtälö

        f"(t) 4f'(t) 5 f(t) = 0

        (tätä alkuehtoa ilmeisesti tarkoitit) muuntuu muotoon

        (s^2 F(s) - s f'(0) - f(0)) 4 (s F(s) - f(0)) 5 F(s) = 0

        josta voidaan ratkaista

        F(s) = [s/(s^2 4 s 5)] f'(0) [1/(s^2 4 s 5)] 5 f(0)

        Tämän jälkeen sinun pitäisi ratkaista mikä on siirtofunktioiden

        H1(s) = s/(s^2 4 s 5)
        H2(s) = 1/(s^2 4 s 5)

        Käänteismuunnokset h1(t) ja h2(t), jolloin lopullinen ratkaisu on

        f(t) = h1(t) f'(0) h2(t) 5 f(0)

        Jos f(0) = f'(0) = 0, niin ainoa ratkaisu on toki f(t) = 0. Jos taas yhtälö olisi

        f"(t) 4f'(t) 5 f(t) = u(t)

        jossa u(t) on jokin funktio, muunnettuna saadaan

        (s^2 F(s) - s f'(0) - f(0)) 4 (s F(s) - f(0)) 5 F(s) = U(s)

        jossa U(s) on u(t):n Laplace-muunnos. Tästä sitten ratkaistaan:

        F(s) = [s/(s^2 4 s 5)] f'(0) [1/(s^2 4 s 5)] 5 f(0) [1/(s^2 4 s 5)] U(s),

        jolloin kokonaisratkaisu onkin konvoluutioteoreeman nojalla

        f(t) = h1(t) f'(0) h2(t) 5 f(0) int_0^t h2(t-s) u(s) ds


      • käänteismuunnos
        matikka sokee kirjoitti:

        Kuinka se sitten lasketaan?
        Jos yhtälö on vaikka y"(t) 4y'(t) 5 y(t)= 0 ja y'=y" = 0
        miten vaikuttaa jos hytälö onkin yhtäsuuri kun 1 tai t eikä nolla niinkun yllä?

        onko tässä siis mitään perää ja jos on niin mitä seuraavaksi?

        [s^2*F(s) - s*F(0) s*F(0)] [s*F(s) - f(0)] sF(s) = 0

        Menetellään ottamalla Laplace muunnos puolittain laskusääntöjä käyttäen. Jos oikealla puolella on funktio g(t), niin sille etsitään taulukosta muunnos. Seuraavaksi ratkaistaan yhtälöstä F(s), jolle etsitään taulukosta käänteismuunnos, joka on alkuarvotehtävän ratkaisu. Esimerkki välivaiheineen:

        y'' 4y' 5y = 1 ja f(0) = f' (0) = 0, y = f(t).

        L{f"(t) 4f'(t) 5f(t) } = L{f''(t)} L{4f'(t)} L{5f(t)} = L{f''(t)} 4L{f'(t)} 5L{f(t)}
        = s²F(s) - sf(0) - f'(0) 4[sF(s) - f(0)] 5F(s) = s²F(s) 4sF(s) 5F(s) = F(s)(s² 4s 5) = L{1} = 1/s, josta

        F(s) = 1/[s(s² 4s 5)].

        Monesti käänteismuunnoksen etsiminen on todella hankalaa. Tehdään osamurtohajotelma

        F(s) = (1/5)/s - (1/5)(s 4)/(s² 4s 5) = (1/5)/s - (1/5)(s 2)/((s 2)² 1²) - (2/5)/((s 2)² 1²)

        josta käänteismuunnokseksi saadaan

        f(t) = 1/5 - (1/5)e^(-2t)cos(t) - (2/5)e^(-2t)sin(t)


      • matikka sokee
        käänteismuunnos kirjoitti:

        Menetellään ottamalla Laplace muunnos puolittain laskusääntöjä käyttäen. Jos oikealla puolella on funktio g(t), niin sille etsitään taulukosta muunnos. Seuraavaksi ratkaistaan yhtälöstä F(s), jolle etsitään taulukosta käänteismuunnos, joka on alkuarvotehtävän ratkaisu. Esimerkki välivaiheineen:

        y'' 4y' 5y = 1 ja f(0) = f' (0) = 0, y = f(t).

        L{f"(t) 4f'(t) 5f(t) } = L{f''(t)} L{4f'(t)} L{5f(t)} = L{f''(t)} 4L{f'(t)} 5L{f(t)}
        = s²F(s) - sf(0) - f'(0) 4[sF(s) - f(0)] 5F(s) = s²F(s) 4sF(s) 5F(s) = F(s)(s² 4s 5) = L{1} = 1/s, josta

        F(s) = 1/[s(s² 4s 5)].

        Monesti käänteismuunnoksen etsiminen on todella hankalaa. Tehdään osamurtohajotelma

        F(s) = (1/5)/s - (1/5)(s 4)/(s² 4s 5) = (1/5)/s - (1/5)(s 2)/((s 2)² 1²) - (2/5)/((s 2)² 1²)

        josta käänteismuunnokseksi saadaan

        f(t) = 1/5 - (1/5)e^(-2t)cos(t) - (2/5)e^(-2t)sin(t)

        Kiitos! Tämän avulla pääsin nyt kärryille :) nyt kun muistais tän oivalluksen sit vielä tentissä niin hyvin menee.


      • mikä kurssi?
        matikka sokee kirjoitti:

        Kiitos! Tämän avulla pääsin nyt kärryille :) nyt kun muistais tän oivalluksen sit vielä tentissä niin hyvin menee.

        Meillä ei ollut Laplacea diffiksen kurssilla. Itse en kyllä tykkää integraalimuunnoksista, mut karakteristinen yhtälö oli ratkaisutapana kiva. Tämäkin tehtävä ratkeaisi muutamalla rivillä.


      • ytrewq59
        mikä kurssi? kirjoitti:

        Meillä ei ollut Laplacea diffiksen kurssilla. Itse en kyllä tykkää integraalimuunnoksista, mut karakteristinen yhtälö oli ratkaisutapana kiva. Tämäkin tehtävä ratkeaisi muutamalla rivillä.

        No ratkaisepa esimerkiksi

        y'' 4y' 5y = u(t)

        jossa u(t) on jokin funktio, karakterisilla yhtälöillä muutamalla rivillä. Olkoon esimerkkeinä u(t):sta vaikkapa e^t ja tan(t).


      • no joo joo
        ytrewq59 kirjoitti:

        No ratkaisepa esimerkiksi

        y'' 4y' 5y = u(t)

        jossa u(t) on jokin funktio, karakterisilla yhtälöillä muutamalla rivillä. Olkoon esimerkkeinä u(t):sta vaikkapa e^t ja tan(t).

        Tietenkii laitoit sellasen esimerkin missä yritteen kaivaminen on tuskan takana :D


      • ytrewq59
        no joo joo kirjoitti:

        Tietenkii laitoit sellasen esimerkin missä yritteen kaivaminen on tuskan takana :D

        Se oli vähän tarkoituksena. :) Se yritemenetelmä (yritys-erehdysmenetelmä) toimii käytännössä vain harjoitustehtävissä. Yleisellä u(t) se ei toimi ollenkaan.


      • Time plane?

        Mikä on aikataso? Ymmärrä reaalitason (2-ulotteinen avaruus) ja komplesitason ja pöytätason jne.
        Onko se engallinksi time plane?


      • Ei siirtofunktioita
        dx kirjoitti:

        Ne derivaatan muunnossäännöt taitavat mennä näin:

        L[f'] = s L[f] - f(0)
        L[f''] = s^2 L[f] - s f'(0) - f(0)

        ja jos merkitään L[f] = F, niin yhtälö

        f"(t) 4f'(t) 5 f(t) = 0

        (tätä alkuehtoa ilmeisesti tarkoitit) muuntuu muotoon

        (s^2 F(s) - s f'(0) - f(0)) 4 (s F(s) - f(0)) 5 F(s) = 0

        josta voidaan ratkaista

        F(s) = [s/(s^2 4 s 5)] f'(0) [1/(s^2 4 s 5)] 5 f(0)

        Tämän jälkeen sinun pitäisi ratkaista mikä on siirtofunktioiden

        H1(s) = s/(s^2 4 s 5)
        H2(s) = 1/(s^2 4 s 5)

        Käänteismuunnokset h1(t) ja h2(t), jolloin lopullinen ratkaisu on

        f(t) = h1(t) f'(0) h2(t) 5 f(0)

        Jos f(0) = f'(0) = 0, niin ainoa ratkaisu on toki f(t) = 0. Jos taas yhtälö olisi

        f"(t) 4f'(t) 5 f(t) = u(t)

        jossa u(t) on jokin funktio, muunnettuna saadaan

        (s^2 F(s) - s f'(0) - f(0)) 4 (s F(s) - f(0)) 5 F(s) = U(s)

        jossa U(s) on u(t):n Laplace-muunnos. Tästä sitten ratkaistaan:

        F(s) = [s/(s^2 4 s 5)] f'(0) [1/(s^2 4 s 5)] 5 f(0) [1/(s^2 4 s 5)] U(s),

        jolloin kokonaisratkaisu onkin konvoluutioteoreeman nojalla

        f(t) = h1(t) f'(0) h2(t) 5 f(0) int_0^t h2(t-s) u(s) ds

        Ei ne H1 ja H2 mitään siirtofunktioita tuossa ole ...


    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Diesel-ammattilainen kehuu Sanna Marinia

      "Sanna Marinin (sd) hallitus loi neljä vuotta sitten väliaikaisen polttoaine­tuki­järjestelmän, kun energianhinnat nousi
      Maailman menoa
      46
      3128
    2. Pitkänperjantain kunniaksi tekoälyn analyysi Riikka Purran kirjoituksesta

      🧠 Mitä se kertoo "riikka"-nimimerkin lähijunassa tapahtuneesta? 1. Asenteellinen ja epäasiallinen sävy: Kirjoitus purs
      Maailman menoa
      46
      2931
    3. Kuinka Riikka Purra on parantanut Suomen kansalaisen elämää?

      Haastan kaikki perussuomalaisten kannattajat kertomaan konkreettisia esimerkkejä kuinka Riikka Purran harjoittama politi
      Maailman menoa
      4
      2834
    4. Iso poliisioperaatio Lapualla

      Paikalla oli silminnäkijän mukaan myös kolme ambulanssia. https://www.is.fi/kotimaa/art-2000011924650.html Onko virpo
      Lapua
      55
      2729
    5. 100 prosentin perintövero korjaisi myös Hitas-ongelman

      Moni ei uskalla kieltäytyä perinnöstä maineen menettämisen uhalla, joten sitten tulee näitä tilanteita, joissa joutuu es
      Maailman menoa
      51
      2545
    6. Riikan antisakset leikkaavat bensan hintaa ylöspäin

      Sannan aikoina bensaa sai 1,3 euron litrahinnalla ja Riikka leikkasi sen euron ylemmäksi reiluun 2 euroon. Joko on saks
      Maailman menoa
      32
      2126
    7. Sukupuolineutraalit liikennemerkit yksi persujen älynväläys

      Samassa rytäkässä kaikki syrjäseutujen bussipysäkkien liikennemerkitkin vaihdettiin, vaikkei bussia ole liikennöinyt enä
      Maailman menoa
      51
      1935
    8. Olen aika varma

      että meidän tiemme risteäminen oli ainutkertainen tapahtuma elämässäni. En tule koskaan kohtaamaan ketään muuta, joka sa
      Ikävä
      58
      1870
    9. Oletko nähnyt hänet ilman...

      Vaatteita!?
      Ikävä
      45
      1809
    10. Oon niin surullinen

      Ettei meistä tullut sitä mitä toivoin
      Ikävä
      48
      1602
    Aihe