WisFaq!

De digitale vraagbaak voor het wiskundeonderwijs

HOME

samengevat

\require{AMSmath}

Differentiaalvergelijking

Laplace naar differentiaalvergelijkging

hallo ik zit even met de volgende laplace vergelijking:

F/(kV0/ $\omega $ n=(1+2 $\zeta $ s)/(s²2+2 $\zeta $ s+1)

het is een vergelijking voor een trilling ( maxwell) ik krijg hem echter niet ontbonden, de uitkomst moet een sin of een cosinus zijn (trilling)
gijs
8-8-2023

Antwoord

Je kunt het rechterlid omwerken tot
$$2\zeta\frac{s+\zeta}{(s+\zeta)^2+1-\zeta^2} + (1-\zeta)\frac{1}{(s+\zeta)^2+1-\zeta^2}
$$daar komen een (uitdovende) cosinus en sinus uit:
$$2\zeta\cdot e^{-\zeta t}\cdot\cos\bigl(\sqrt{1-\zeta^2}\cdot t\bigr) +
\frac{1-\zeta}{\sqrt{1-\zeta^2}}\cdot e^{-\zeta t}\cdot\sin\bigl(\sqrt{1-\zeta^2}\cdot t\bigr)
$$Het linkerlid is niet goed leesbaar.
kphart
9-8-2023

Differentiaalmeetkunde: vectorvelden

Beste

Ik zit een tijdje vast aan deze vraag:

Zij X een vectorveld op R^m zodat voor elke p in R^m de maximale integraalcurve is gedefinieerd op heel R. Dus voor elke p bestaat er een curve g:R- $>$ R^m zodat g(0)=p en g’(t)=X(g(t)) voor alle t in R. Zij f:S^m\{N}- $>$ R^m de stereografische projectie met N de noordpool. Als Y een vectorveld is op S^m zodat de restrictie van Y op S^m\{N} is gegeven door (f^-1) ∗(X). Wat kan men zeggen over de waarde van het vectorveld Y in de noordpool?

Mijn poging: Mijn vermoeden is dat het vectorveld Y in de noordpool nul is. Ik dacht om dit te beargumenteren door de jacobiaan van f^-1 te berekenen laten we dit d(f¹)_u noemen met u in R^m. Aangezien X=g’(t)=(g₁’(t),g₂’(t),…,g_m’(t)) dacht ik om de matrix d(f¹)_u te vermenigvuldigen met g’(t) en dan de limiet te nemen van u naar oneindig om te zien dat we inderdaad (0,0,..0) krijgen. Ben niet zo zeker van mijn argument, kan dit kloppen?

Rafik
4-11-2023

Antwoord

Je aanpak zou kunnen kloppen maar ik zie geen makkelijke afmaker: op één of andere manier moet je het product van de matrix en de vector afschatten om te zien dat je langs elke integraalkromme naar de nulvector convergeert.

Het kan ook uit het ongerijmde: stel $Y(N)$ is niet de nulvector. Dan is en een oploskromme $h:I\to S^m$ die voldoet aan $h(0)=N$, en $I$ is een interval om $0$, zeg $I=(a,b)$ met $a < 0 < b$. Het punt $q=h(-\frac a2)$ ligt op de oploskromme en $p=f(q)$ ligt in $\mathbb{R}^m$. Maar dan geeft $g(t)=f(h(t-\frac a2))$ een oploskromme van $X$ met de eigenschap dat $g(0)=p$. Wegens uniciteit van oplossingen moet die $g$ tot heel $\mathbb{R}$ voort te zetten zijn, maar $g(\frac a2)$ zou dan gelijk moeten zijn aan $f(N)$ en die bestaat niet.
kphart
5-11-2023

Re: Differentiaalmeetkunde: vectorvelden

Bedankt voor uw antwoord. Ik begrijp enkel niet waar we in het bewijs gebruiken dat Y(N) niet de nulvector is, is dit nodig voor het bestaan van de oplossingscurve h?
Rafik
13-11-2023

Antwoord

Dat is nodig om een oploskromme te krijgen die door de noordpool gaat, dus met $h(0)=N$ en $h(t)\neq N$ als $t\neq0$. Er geldt namelijk $h'(0)=Y(N)$ en als $Y(N)\neq0$ dan is de snelheid op tijdstip $t=0$ ongelijk aan $0$, en is er dus beweging.
kphart
13-11-2023