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

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

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.

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

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

1 Lineer Diferansiyel Denklem Sistemleri

Sınav süresi 75 dakika. Student ID # / Öğrenci Numarası

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

Diferensiyel Denklemler I Uygulama Notları

Math 322 Diferensiyel Denklemler Ders Notları 2012

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

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

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

HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Mühendislik Matematiği 2- Hafta 2-3. Arş. Gör. Dr. Sıtkı AKKAYA

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 +

DÜZCE ÜN IVERS ITES I FEN-EDEB IYAT FAKÜLTES I

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

Öğr. Elemanı: Dr. Mustafa Cumhur AKBULUT

İleri Diferansiyel Denklemler

İÇİNDEKİLER KISIM 1: BİRİNCİ MERTEBE ADİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

3.2. Euler Yüksek Mertebeden Değişken Katsayılı Diferansiyel Denklemi

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

MAT 2011 MATEMATİK III

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

Diferensiyel denklemler sürekli sistemlerin hareketlerinin ifade edilmesinde kullanılan denklemlerdir.

İleri Diferansiyel Denklemler

İkinci Mertebeden Lineer Diferansiyel Denklemler

x 0 = A(t)x + B(t) (2.1.2)

Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. BÖLÜM 7. Adi Diferansiyel Denklemlerin Sayısal Çözümü

İleri Diferansiyel Denklemler

DERS ÖĞRETİM PROGRAMI FORMU

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

MATLAB DA SAYISAL ANALİZ DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

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

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

Alıştırmalar 1. 1) Aşağıdaki diferansiyel denklemlerin mertebesini ve derecesini bulunuz. Bağımlı ve bağımsız değişkenleri belirtiniz.

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

İleri Diferansiyel Denklemler

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

DERS TANITIM BİLGİLERİ. Diferansiyel Denklemler TE / Bahar (3+0+0) 3 6 Dersin Dili : Türkçe Dersin Seviyesi : Lisans zorunlu Dersin Önkoşulu

UYGULAMALI MATEMATİK ÇÖZÜMLÜ SORU BANKASI

İÇİNDEKİLER. iii ÖNSÖZ BÖLÜM 1 TEMEL KAVRAMLAR 1 BÖLÜM 2 LİNEER KISMİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER 9

DİFERANSİYEL DENKLEMLER-2

Runge-Kutta Metodu. Runge-Kutta metodu

İleri Diferansiyel Denklemler

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

İleri Diferansiyel Denklemler

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS

İSTANBUL SABAHATTİN ZAİM ÜNİVERSİTESİ

Elastisite Teorisi Düzlem Problemleri için Sonuç 1

Ders #2. Otomatik Kontrol. Laplas Dönüşümü. Prof.Dr.Galip Cansever

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

Yüksek Mertebeden Diferansiyel Denklemler. İkinci Mertebeden. İndirgenebilir Diferansiyel Denklemler

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

4. HAFTA BLM323 SAYISAL ANALİZ. Okt. Yasin ORTAKCI.

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 MATEMATİKSEL İKTİSADA GİRİŞ İktisat Hakkında İktisatta Grafik ve Matematik Kullanımı 13

İleri Diferansiyel Denklemler

Sistem Dinamiği. Bölüm 5-Blok Diyagramlar, Durum-Değişken Modelleri ve Simülasyon Metodları. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

UYGULAMALI DİFERANSİYEL DENKLEMLER

İleri Diferansiyel Denklemler

Fizik 101: Ders 23 Gündem

Bekleme Hattı Teorisi

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

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

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

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


Sistem Dinamiği ve Kontrolü Bütünleme 26 Ocak 2017 Süre: 1.45 Saat. Adı ve Soyadı : İmzası : Öğrenci Numarası :

Ders 9: Bézout teoremi

(14) (19.43) de v yi sağlayan fonksiyona karşılık gelen u = F v fonksiyonunun ikinci türevi sürekli, R de 2π periodik ve

İSTANBUL III. BİLİM OLİMPİYATI

TRANFER FONKSİYONLARI SİSTEMLERİN MATEMATİKSEL MODELİ BASİT SİSTEM ELEMANLARI

Diferansiyel Denklemler

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

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS. Diferansiyel Denklemler EEE

DOĞRUSAL OLMAYAN PROGRAMLAMA -II- Tek değişkenli doğrusal olmayan karar modelinin çözümü

Lineer Cebir. Doç. Dr. Niyazi ŞAHİN TOBB. İçerik: 1.1. Lineer Denklemlerin Tanımı 1.2. Lineer Denklem Sistemleri 1.3. Matrisler

DENİZ HARP OKULU TEMEL BİLİMLER BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

a, t, x ve y değişkenlerini sembolik olarak tanımlayalım ve değişken listesinde görelim:

Kesirli Türevde Son Gelişmeler

1 RASYONEL SAYILARDA İŞLEMLER Sorular Sorular DOĞRUSAL DENKLEMLER Sorular DOĞRUSAL DENKLEM SİSTEMLERİ 25

HATA VE HATA KAYNAKLARI...

İleri Diferansiyel Denklemler

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.

Ders 05. Çok değişkenli Fonksiyonlar. Kısmi Trevler. 5.1 Çözümler:Alıştırmalar 05. Prof.Dr.Haydar Eş Prof.Dr.Timur Karaçay

EĞRİSEL YAPI ELEMANLARININ ETKİN SAYISAL ANALİZİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA 1. A Study on An EfficientNumerical Analysis of TheCurvedStructuralElements

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

İleri Diferansiyel Denklemler

SONLU FARKLAR GENEL DENKLEMLER

Şekil 7.1 Bir tankta sıvı birikimi

Diferansiyel Denklemler ve Matematiksel Modeller. Diferansiyel Denklemler ve Matematiksel Modeller. Diferansiyel Denklemler ve Matematiksel Modeller

Çalışma Soruları 1. a) x > 5 b) y < -3 c) xy > 0 d) x 3 < y e) (x-2) 2 + y 2 > 1. ( ) 2x

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 SAYILAR 11 Bölüm 2 KÜMELER 31 Bölüm 3 FONKSİYONLAR

9.14 Burada u ile u r arasındaki açı ve v ile u θ arasındaki acının θ olduğu dikkate alınarak trigonometrik eşitliklerden; İfadeleri elde edilir.

Transkript:

5. Diferansiyel Denklem Sistemleri ve Çözüm Yöntemleri X=bağımsız, Y, Z, W = bağımlı değişkenler olmak üzere; Y= (X, Y, Y, Y,, Z, Z, Z,, W, W, W, ) Z= (X, Y, Y, Y,, Z, Z, Z,, W, W, W, ) W= (X, Y, Y, Y,, Z, Z, Z,, W, W, W, ) Şeklinde çok sayıda diferansiyel denklemden oluşan denklem sistemleridir. Denklem sayısı = bağımlı değişken eşitliği sağlanmasıdır. - Analitik çözümler yapılabilir. - Sayısal çözümler yapılabilir. Çözümleri Tek Diferansiyel Denklemlerin çözüm yöntemlerine dayanır. 5..Analitik Çözümler Matrisel yollardan veya Tek Diferansiyel Denkleme dönüştürülerek çözümler yapılabilmektedir. Matrisel yolları kullanabilmek için denklem sisteminin düzenli ve lineer verilmiş olması gerekir. Diğer taraftan ise eğer mümkünse denklemler arasında çeşitli işlemler yapılarak herhangi bir bağımlı değişkene göre tek diferansiyel denklem elde edilerek çözümler elde edilmeye çalışılır. dy. 4x + y = e t (I) t bağımsız değişken / x,y bağımlı değişken x ( t, x, x', y, y ') +x+y = 0 (II) bağımlı denklem y ( t, x, x', y, y ') Çözüm için; (II) den y = x (I) de yerine koyalım ve y bağımlı değişkenini x y f ( t, C ) f ( t, C ) dy d x =. şeklinde çözümler elde edelim. ortadan kaldıralım ve d x. 4x + (. ) ( x) = e t d x x = e t x + x = e t Sabit Katsayılı ve özel çözüm x = A.e t x h = homojen çözüm Karakteristik denklem; f(r)= r + = 0 r = ve r, = x h =C.cost + C.sint homojen çözüm Özel çözüm; x = A.e t x = A.e t x = A.e t i

A.e t + A.e t = e t A= / x = /. e t özel çözümü genel çözüm = x = x h + x x = C.cost + C.sint /. e t x in genel çözümü y nin genel çözümü; (II) den y = x te x i yerine koyalım; = ( C.cost + C.sint /(e t ) x =. C.cost.C.sint + /(e t ) y = C (.cost + sint) + C ( cost.sint) +.e t y nin genel çözümü Diferansiyel Denklem Sisteminin Genel Çözümü x = C.cost + C.sint /. e t y = C (.cost + sint) + C ( cost.sint) +.e t y = ( C + C ).sint+( C C ).cost+.e t Neden C ve C her iki denklemde de var? Çünkü mertebe kadar sabit katsayı gelir. y z = 0 (I) x bağımsız değişken olsun; z y = 0 (II) (II) den y = z y =z (IV) z (IV) z = 0 sabit katsayılı f(r)= r 4 = 0 (r ) (r + ) => r, = i, r = ve r 4 = z h = z = C.cosx + C.sinx + C.e x + C 4.e -x z nin genel çözümü y nin genel çözümü için; (II) den y= z de z çözümünü yerine koyarsak; y= C.cosx C.sinx + C.e x + C 4.e -x = z y nin genel çözümü Diferansiyel Denklem Sisteminin Genel Çözümü z =C.cosx + C.sinx + C.e x + C 4.e -x y= C.cosx C.sinx + C.e x + C 4.e -x

(uyg) y +xy 5y = x lnx yüksek mertebeden dif. Denklem sistemini ele alalım. y 5x = 0 Sayısal Diferansiyel Denklem çözüm yöntemleri için diferansiyel denklem. mertebeden olmalıdır. Diferansiyel denklem yüksek mertebeden ise; Sayısal yöntemlerle çözmek için. mertebeden diferansiyel denklem sistemine dönüştürülmelidir. 5..Yüksek mertebeden diferansiyel denklemi. mertebeden diferansiyel denkleme indirgeme F(y (n), y (n-),, y, y, y, t) = 0, burada t bağımsız değişken. x n x, x, x bu dönüşümler ile x = y = y = x = x //. mertebeden diferansiyel denklem sistemi = x 4 // n = mertebe sayısı kadar denklem n = x n = Q(x n, x n-, x n-,, x, x, t) y=(t, C, C, C ) n y +ty 5y = t lnt x x x y = ty + 5y + t lnt x x = x = tx + 5 x + t lnt. mertebeden Diferansiyel Denklem Sistemi y 5x = 0 y + 0.y +0.y +0.y 5t = 0 x x x = y = 5t = x = x = 5t Not: Sayısal çözümlerde diferansiyel denklem sayısı veya mertebe sayısı kadar başlangıç (sınır) şartı verilmelidir.

5..Sayısal Çözümler Tek Diferansiyel denklemlerin çözüm yöntemlerine dayanır. y = f ( x, y, y,, y n ) y = f ( x, y, y,, y n ) y n = f n ( x, y, y,, y n ) Başlangıç (sınır) şartları (n tane) y (x 0 ) = y 0, y (x 0 ) = y 0, y n (x 0 ) = y n0 5...Euler Yöntemiyle Diferansiyel Denklem Sistem Çözümü. Adım x = x 0 + h için; y = y 0 +h.f(x 0, y 0, y 0,, y n0 ) y = y 0 +h.f(x 0, y 0, y 0,, y n0 ) y n = y n0 +h.f(x 0, y 0, y 0,, y n0 ) // sonraki adımlar benzer şekilde uygulanır. y = x + y y = f (x, y, y ) diferensiyel denklem sistemini y = x y + y = f (x, y, y ) y (0) = = y 0 y (0) = = y 0 başlangıç şartlarını kullanarak h=0. adım değerine göre Euler Yöntemi ile çözelim. (x 0 = 0. için. adım). Adım: x = x 0 + h = 0+0. x = 0. için; y = y 0 +h.f (x 0, y 0, y 0 ) y = y 0 +h.f (x 0, y 0, y 0 ) y =+ 0.(. x 0 + y 0 y 0 ) = + 0.(.0 + ( ) ) =. y = + 0.(x 0 y 0 + y 0 ) = + 0.(0. ( ) ) =.5

5...Runge-Kutta Yöntemiyle Diferansiyel Denklem Sistem Çözümü (. mertebe şekline getirilmiş olmalı) y = f(x, y, z) // başlangıç şartları y(x 0 )=y 0 şeklinde verilen diferensiyel denklem sistemini z = g(x, y, z) // h adım değeri, z(x 0 )=z 0 Runge-Kutta yöntemiyle çözmek için şu formülleri uygulayabiliriz:. Adım: y için z için k = h.f(x 0, y 0, z 0 ) = h.g(x 0, y 0, z 0 ) k = h.f(x 0 +, z0 + ) = h.g(x 0 +, z0 + ) k = h.f(x 0 +, z0 + ) = h.g(x 0 +, z0 + ) k 4 = h.f(x 0 +h, y 0 + k, z 0 + ) 4 = h.g(x 0 +h, y 0 + k, z 0 + ) ( k + k + k + k 4 ) = 6 ( + + + 4 ) y = y 0 + k z = z 0 + y = z = f(x, y, z) // başlangıç şartı y(0)=, z(0)= z = z y + e -x = g(x, y, z) Diferensiyel denklem sistemini h= 0. adım değeri için Runge-Kutta yöntemi ile çözelim; O halde n=. Adım uygulanacaktır. x = x 0 + h = 0 + 0.= 0. e karşılık gelen y, z =? bulunacaktır. y için z için k = 0.(z 0 ) = 0. = 0.[.( ) ()+. e -.0 ] = 0.6 0.6 0. 6 0. 0. k = 0..( + ) = 0.7 = 0.(.( + ) ( )+. e -(0+ ) = 0.50 0.50 0. 50 0. 7 0. k = 0..( + ) = 0.74 = 0.(.( + ) ( )+. e -(0+ )=0.5 k 4 = 0.( +0.5) = 0.487 4 = 0.(.( +0.5) ( 0.74)+. e -(0+0. ) = 0.49 ( k + k + k + k 4 ) ( 0. + ( 0.7) + ( 0.74) 0.487 )= 0.77 => k= 0.77 y = y 0 + k= 0.77= 0.86 = 6 ( + + + 4 ) = 6 ( 0.6 + (0.50) + (0.5) + 0.49 )= 0.50 => =0.50 z = +0.50=.4899 sayısal çözümleri elde edilir. 4