DENKLEMLER CAUCHY-EULER DENKLEMİ. a n x n dn y dx n + a n 1x n 1 dn 1 y

Benzer belgeler
HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER

DÜZCE ÜN IVERS ITES I FEN-EDEB IYAT FAKÜLTES I

İkinci Mertebeden Lineer Diferansiyel Denklemler

Sağ Taraf Fonksiyonu İle İlgili Özel Çözüm Örnekleri(rezonans durumlar)

Sınav süresi 75 dakika. Student ID # / Öğrenci Numarası

İleri Diferansiyel Denklemler

2. (1 + y ) ln(x + y) = yy dif. denk. çözünüz. 3. xy dy y 2 dx = (x + y) 2 e ( y/x) dx dif. denk. çözünüz.

Yüksek Mertebeden Diferansiyel Denklemler. İkinci Mertebeden. İndirgenebilir Diferansiyel Denklemler

Birinci Mertebeden Diferansiyel Denklemler Edwards and Penney, Difarensiyel denklemler ve sınır değer problemleri (çeviri: Prof. Dr.

Math 322 Diferensiyel Denklemler Ders Notları 2012

1 Lineer Diferansiyel Denklem Sistemleri

Diferensiyel Denklemler I Uygulama Notları

Şeklinde çok sayıda diferansiyel denklemden oluşan denklem sistemleridir. Denklem sayısı = bağımlı değişken eşitliği sağlanmasıdır.

Değişken Katsayılı Adi Diferensiyel Denklemler Katsayıları bağımsız(x) değişkene bağlı diferensiyel denklemlerdir. Genel ifadesi şöyledir.

Kübik Spline lar/cubic Splines

İÇİNDEKİLER. Ön Söz...2. Adi Diferansiyel Denklemler...3. Birinci Mertebeden ve Birinci Dereceden. Diferansiyel Denklemler...9

İleri Diferansiyel Denklemler

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

İleri Diferansiyel Denklemler

Bir özvektörün sıfırdan farklı herhangi bri sabitle çarpımı yine bir özvektördür.

Kaynaklar Shepley L. Ross, Differential Equations (3rd Edition), 1984.

İleri Diferansiyel Denklemler

1. ÇÖZÜM YOLU: (15) 8 = = 13 13:2 = :2 = :2 = 1.2+1

Elastisite Teorisi Düzlem Problemleri için Sonuç 1

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

MAT 101, MATEMATİK I, FİNAL SINAVI 08 ARALIK (10+10 p.) 2. (15 p.) 3. (7+8 p.) 4. (15+10 p.) 5. (15+10 p.) TOPLAM

Y = f(x) denklemi ile verilen fonksiyonun diferansiyeli dy = f '(x). dx tir.

İleri Diferansiyel Denklemler

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

MATLAB DA SAYISAL ANALİZ DOÇ. DR. ERSAN KABALCI


Bahar Yarıyılı D_IFERANS_IYEL DENKLEMLER II ARA SINAV 6 Nisan 2011 Süre: 90 dakika CEVAP ANAHTARI. y = c n x n+r. (n + r) c n x n+r 1 +

ARASINAV SORULARININ ÇÖZÜMLERİ GÜZ DÖNEMİ A A A A A A A

İKİNCİ DERECEDEN DENKLEMLER

2 1 fonksiyonu veriliyor. olacak şekilde ortalama değer teoremini sağlayacak bir c sayısının var olup olmadığını araştırınız. Eğer var ise bulunuz.

İleri Diferansiyel Denklemler

S4 u(x, y) = ln ( sin y. S5 u(x, y) = 2α 2 sec(α(x 4α 2 t)) fonksiyonunun

Uzayda iki doğrunun ortak dikme doğrusunun denklemi

Yeşilköy Anadolu Lisesi

İleri Diferansiyel Denklemler

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU MATEMATİK III. Dersin Kodu: MAT 2011

2(1+ 5 ) b = LYS MATEMATİK DENEMESİ. işleminin sonucu kaçtır? A)2 5 B)3 5 C)2+ 5 D)3+ 5 E) işleminin sonucu kaçtır?

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MAT 2011

Iki Boyutlu Sabit Katsay l Lineer Homogen Diferensiyel Denklem Sistemleri (Euler Metodu)

DİFERANSİYEL DENKLEMLER-2

Projenin Amacı: Çok kullanılan trigonometrik oranların farklı ve pratik yöntemlerle bulunması

İÇİNDEKİLER KISIM 1: BİRİNCİ MERTEBE ADİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER

Öğrenci Seçme Sınavı (Öss) / 18 Haziran Matematik II Soruları ve Çözümleri. = 1 olur.

TÜREV VE UYGULAMALARI

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Güz Yar y l D IFERANS IYEL DENKLEMLER I ARA SINAV 9 Kas m 2010 Süre: 90 dakika CEVAP ANAHTARI

Diferansiyel Denklemler

MAT 2011 MATEMATİK III

Diferansiyel Denklemler (MATH 276) Ders Detayları

İleri Diferansiyel Denklemler

3.2. Euler Yüksek Mertebeden Değişken Katsayılı Diferansiyel Denklemi

2012 LYS MATEMATİK SORU VE ÇÖZÜMLERİ Niyazi Kurtoğlu

Doğrusal Denklem Sistemlerini Cebirsel Yöntemlerle Çözme. 2 tişört + 1 çift çorap = 16 lira 1 tişört + 2 çift çorap = 14 lira

EĞİTİM ÖĞRETİM YILI ANADOLU LİSESİ 12.SINIF MATEMATİK DERSİ ÜNİTELENDİRİLMİŞ YILLIK PLANI 12.SINIF KAZANIM VE SÜRE TABLOSU

Runge-Kutta Metodu. Runge-Kutta metodu

ANAL IZ III Aras nav Sorular

( a, b ) BAĞINTI, FONSİYON, İŞLEM SIRALI İKİLİ :

ÇARPANLARA AYIRMA ÇÖZÜMLÜ TEST 2

Lineer Dönüşümler ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv.Dr. Nevin ORHUN

diff Türev Alma Fonksiyonu. >> syms x >> A=3*x^4+x^2-3*x A = 3*x^4+x^2-3*x. >> diff(a) // A fonksiyonunun türevini alır. ans = 12*x^3+2*x-3

İleri Diferansiyel Denklemler

1. Hafta Uygulama Soruları

Fizik 101: Ders 23 Gündem

Otomatik Kontrol. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemin Genel Gereklilikleri. Hazırlayan: Dr. Nurdan Bilgin

1. GRUPLAR. c (Birleşme özelliği) sağlanır. 2) a G için a e e a a olacak şekilde e G (e ye birim eleman denir) vardır.

DEVRE VE SİSTEM ANALİZİ ÇALIŞMA SORULARI

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MAT 2011

MATE 409 SAYILAR TEORİSİ BÖLÜM: 8. Muazzez Sofuoğlu Nebil Tamcoşar

FEN FAKÜLTESİ MATEMATİK BÖLÜMÜ YAZ OKULU DERS İÇERİGİ. Bölümü Dersin Kodu ve Adı T P K AKTS

İSTANBUL SABAHATTİN ZAİM ÜNİVERSİTESİ

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

Düzlemde Dönüşümler: Öteleme, Dönme ve Simetri. Not 1: Buradaki A noktasına dönme merkezi denir.

MEB YÖK MESLEK YÜKSEKOKULLARI PROGRAM GELİŞTİRME PROJESİ. 1. Matematik ile ilgili temel kavramları açıklayabilme.

İleri Diferansiyel Denklemler

T I M U R K A R A Ç AY - H AY D A R E Ş C A L C U L U S S E Ç K I N YAY I N C I L I K A N K A R A

Türev Uygulamaları. 4.1 Bağımlı Hız

a) x +3 = 8 b) x -4 = -2 c) x -7 = 4 d) x +5 = 6 e) x +8 = 2 f) x -1= -8 x +3 = 5 denkleminin çözümünü bulunuz.

DENKLEM DÜZENEKLERI 1

Lineer Denklem Sistemleri

EĞİTİM ÖĞRETİM YILI FEN LİSESİ 12.SINIF MATEMATİK DERSİ ÜNİTELENDİRİLMİŞ YILLIK PLANI 12.SINIF KAZANIM VE SÜRE TABLOSU

TRİGONOMETRİK DENKLEMLER

Değişken içeren ve değişkenlerin belli değerleri için doğru olan cebirsel eşitliklere denklem denir.

fonksiyonu için in aralığındaki bütün değerleri için sürekli olsun. in bu aralıktaki olsun. Fonksiyonda meydana gelen artma miktarı

Lineer Bağımlılık ve Lineer Bağımsızlık

Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü İNŞ-201 Nümerik Analiz Dersi Final Sınavı

Proje Adı: Sonlu Bir Aritmetik Dizinin Terimlerinin Kuvvetleri Toplamının İndirgeme Bağıntısıyla Bulunması.

1984 ÖYS A) 875 B) 750 C) 625 D) 600 E) 500

0.1 Zarf Teoremi (Envelope Teorem)

Zaman Domeninde Modelleme Transfer Fonksiyonu Durum Uzay Dönüşümü Durum Uzay Transfer Fonksiyonu Dönüşümü Durum Uzayında Doğrusallaştırma

Lys x 2 + y 2 = (6k) 2. (x 2k) 2 + y 2 = (2k 5) 2 olduğuna göre x 2 y 2 =? Cevap: 14k 2

(m+2) +5<0. 7/m+3 + EŞİTSİZLİKLER A. TANIM

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

TÜREV VE UYGULAMALARI

Transkript:

SABİT KATSAYILI DENKLEMLERE DÖNÜŞTÜREBİLEN DENKLEMLER Bu bölümde sabit katsayılı diferansiyel denklemlere dönüşebilen değişken katsayılı diferansiyel denklemlerden Cauchy Euler ve Legendre difarensiyel denklemlerini ele alacağız. CAUCHY-EULER DENKLEMİ a n x n dn y dx n + a n x n dn y dx n + + a x dx + a 0y = f(x şeklindeki denklemler Cauchy-Euler denklemi olarak adlandırılır. x = e t dönüşümü diferansiyel denklemi sabit katsayılı hale dönüştürür. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican / 24 CAUCHY-EULER DENKLEMİ x = e t t = ln x dönüşümü yapacağız. Bu dönüşümü yaparsak y fonksiyonu t ye bağlı olur. Bu sebeble y nin x e göre türevleri yerine y nin t ye göre türevleri yazılmalıdır.bu türevleri bulalım. dx 2 = d ( dx x dx 2 = d2 y 2 x 2 + dx = dx = x = d ( dx ( x 2. x + d dx ( x = ( x 2 2 Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 2/ 24

CAUCHY-EULER DENKLEMİ Bu türevler denklemde yerine konulursa x in kuvvetleri sadeleşir ve d n y a n n + ã d n y n n + + ã + a 0y = f(e t sabit katsayılı lineer denklem elde edilir. Bu denklem çözülür, bulunan y(t fonsiyonunda t = ln x ters dönüşümü yapılarak sonuca ulaşılır. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 3/ 24 CAUCHY-EULER DENKLEMİ x 2 y + xy 4y = 0 denklemini çözünüz. ÇÖZÜM Denklemimiz Cauchy-Euler denklemi.x = e t dönüşümü yapacağız. dx 2 = x 2 dx = x ( 2 Yukaridaki türevleri denklemde yerine koyalım. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 4/ 24

CAUCHY-EULER DENKLEMİ sadeleştirmeleri yapalım. x 2 ( x 2 2 + x x 4y = 0 2 + 4y = 0 y 4y = 0 sabit katsayılı denklemimizi elde ederiz. Karakteristik denklemi: r 2 4 = 0, kökler r = 2 ve r 2 = 2 dir. Genel çözümümüz y(t = c e 2t + c 2 e 2t Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 5/ 24 CAUCHY-EULER DENKLEMİ t = ln x ters dönüşümü yapalım. olarak çözümümüzü elde ederiz. y(x = c e 2 ln x 2 ln x + c 2 e y(x = c e ln x2 ln x 2 + c 2 e y(x = c x 2 + c 2 x 2 Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 6/ 24

CAUCHY-EULER DENKLEMİ x 3 y 4x 2 y + 8xy 8y = 4 ln x denklemini çözünüz. ÇÖZÜM Cauchy-Euler olduğu için x = e t dönüşümü yapacağız. dx 2 = x 2 dx = x ( 2 Bu türevleri bir önceki örnekten biliyorduk. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 7/ 24 CAUCHY-EULER DENKLEMİ Şimdi 3. türevi bulalım. d 3 y dx 3 = d ( dx x 2 d 3 y dx 3 = d dx ( x 2 ( 2 d 3 y dx 3 = 2 ( x 3 2 d 3 y dx 3 = x 3 Şimdi yerlerine yazalım. ( 2 + ( d x 2 dx 2 + ( d 3 y x 2 3 x d2 y 2 x ( d 3 y 3 y 3d2 2 + 2 Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 8/ 24

CAUCHY-EULER DENKLEMİ x 3 y 4x 2 y + 8xy 8y = 4 ln x x 3 ( d 3 y x 3 3 y 3d2 2 + 2 4x 2 ( x 2 2 +8x 8y = 4 ln et x Düzenlersek d 3 y 3 y 7d2 2 + 4 8y = 4t sabit katsayılı denklemi elde ederiz. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 9/ 24 CAUCHY-EULER DENKLEMİ İlgili homogen denklemi y 7y + 4y 8y = 0 çözelim. Karakteristik denklemimiz r 3 7r 2 + 4r 8 = 0 ve kökleri r =,r 2 = 2 ve r 3 = 4 dir. Genel çözümümüz y h (t = c e t + c 2 e 2t + c 3 e 4t olarak yazılır. Denklemin sağ tarafında 4t var.. derece polinom. Özel çözümümüzü yö(t = At + B olarak seçelim. Özel çözümün türevlerini alalım ve yerine koyalım. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 0/ 24

CAUCHY-EULER DENKLEMİ y ö(t = A Yerlerine yazılırsa y ö(t = 0 y ö (t = 0 4A 8(At + B = 4t Buradan A = 2 ve B = 7 8 bulunur. y(t = c e t + c 2 e 2t + c 3 e 4t 2 t 7 8 t = ln x ters dönüşümü yapılırsa, çözümümüz, olarak bulunur. y(x = c x + c 2 x 2 + c 3 x 4 2 ln x 7 8 Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican / 24 LEGENDRE DENKLEMİ LEGENDRE DENKLEMİ c n (ax+b n y (n +c n (ax+b n y n + +c (ax+by +c 0 y = f(x şeklindeki denklemler Legendre denklemi olarak adlandırılır. Bu denklemin çözümü için (ax + b = e t dönüşümü yapılır. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 2/ 24

LEGENDRE DENKLEMİ Cauchy-Euler denkleminde olduğu gibi y nin x e göre türevleri yerine y nin t ye göre türevlerini yazmalıyız. Türevleri bulalım. dx 2 = d ( dx a ax + b dx = dx 2 = d2 y a 2 2 (ax + b 2 + dx = = d dx ( a 2 a ax + b ( a (ax + b 2. ax + b + ( d a dx ax + b a 2 ( = (ax + b 2 2 Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 3/ 24 LEGENDRE DENKLEMİ Kolayca görüleceği üzere Cauchy-Euler denkleminin çözümünde olduğu gibi türevler yerine yazıldığında (ax + b nin kuvvetleri sadeleşerek denklemde kalmayacaktır. d n y c n n + c d n y n n + + c + c 0y = f( et b a Sabit katsayılı bir denkleme dönüştü ki bu denklemleri çözmeyi biliyoruz. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 4/ 24

LEGENDRE DENKLEMİ (3x + 2 2 y + 3(3x + 2y 36y = 3x 2 + 4x + denklemini çözünüz. ÇÖZÜM Denklemimiz Legendre denklemi. (3x + 2 = e t dönüşümü yapacağız. dx = a ax + b = 3 3x + 2 dx 2 = 3 2 ( (3x + 2 2 2 Yukaridaki türevleri denklemde yerine koyalım. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 5/ 24 LEGENDRE DENKLEMİ (3x + 2 2 9 (3x + 2 2 sadeleştirmeleri yapalım. ( 2 3 + 3(3x + 2 3x + 2 3( et 2 3 9 d2 y 2 9 + 9 36y = e2t 3 9 d2 y 2 36y = e2t 3 36y = 2 + 4( et 2 + 3 Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 6/ 24

LEGENDRE DENKLEMİ 2 4y = e2t 27 sabit katsayılı denklemimizi elde ederiz. Karakteristik denklemi: r 2 4 = 0, kökler r = 2 ve r 2 = 2 dir. Genel çözümümüz y(t = c e 2t + c 2 e 2t olarak yazarız. y h (t ile e2t 27 fonksiyonlarında e 2t fonksiyonu ortak. Bu nedenle özel çözümümüzü şeklinde seçmeliyiz. yö(t = Ate 2t + B Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 7/ 24 LEGENDRE DENKLEMİ Türevleri alıp yerine koyalım Denklemde yerine yazalım Düzenlediğimizde y ö(t = Ae 2t + 2Ate 2t y ö(t = 4Ae 2t + 4Ate 2t 4Ae 2t + 4Ate 2t 4(Ate 2t + B = e2t 27 4Ae 2t 4B = e2t 27 27 Bu denklemden A = B = 08 bulunur. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 8/ 24

LEGENDRE DENKLEMİ Özel Çözümümüz yö(t = 08 (te2t + olarak bulunur. Genel çözüm ise y g (t = c e 2t + c 2 e 2t + 08 (te2t + t = ln (3x + 2 ters dönüşümü yaparak denklemimizin çözümünü tamamlamış oluruz. y g (x = c e 2 ln (3x+2 +c 2 e 2 ln (3x+2 + 08 (ln (3x + 2e2 ln (3x+2 + y g (x = c (3x+2 2 +c 2 (3x+2 2 + 08 ((3x+22 ln (3x + 2+ Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 9/ 24 x 2 y + xy + y = cos(ln x denklemini çözünüz. ÇÖZÜM Cauchy-Euler olduğu için x = e t dönüşümü yapacağız. dx 2 = x 2 Bu türevleri bir elde etmiştik. dx = x ( 2 Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 20/ 24

Yerlerine yazalım Düzenlersek x 2 ( x 2 2 + x x + y = cos(t 2 + y = cos(t sabit katsayılı denklemi elde ederiz. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 2/ 24 İlgili homogen denklemi y + y = 0 çözelim. Karakteristik denklemimiz r 2 + = 0 ve kökleri r,2 = i dir. Genel çözümümüz y h (t = c cos t + c 2 sin t olarak yazılır. Denklemin sağ tarafında cos(t var. Belirsiz katsayılar metodunu kullanamayız. Parametrelerin değişimi metodunu kullanalım. Yani özel çözümümüzü yö(t = u (t cos t + u 2 (t sin t şeklinde seçip u (t ve u 2 (t yi bulalım. Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 22/ 24

u (t ve u 2 (t yi bulacağımız denklemler u cos t + u 2 sin t = 0 u sin t + u 2 cos t = cos t Kramer metodunu kullanırsak 0 sin t olarak bulunur. u = u 2 = cos t cos t cos t 0 sin t cos t = sin t cos t = Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 23/ 24 İntegral alarak bilinmeyen fonksiyonlarımızı buluruz. u (t = ln cos t, u 2 (t = t Böylece özel çözümümüz dir. Genel çözüm ise yö(t = ln cos t. cos t + t sin t y g (t = c cos t + c 2 sin t + ln cos t. cos t + t sin t dir. t = ln x ters dönüşümü yaparak verilen problemin genel çözümü elde edilebilir: y g (x = c cos(ln x+c 2 sin(ln x+ln cos(ln x. cos(ln x+(ln x sin(ln x Öğr.Gör. Dr. Ali Sevimlican 24/ 24