prvdyh.nb
Esimerkit : Ratkaisut yleensä

Käyräparven differentiaaliyhtälön etsiminen

Olkoon annettuna käyräparvi

[Graphics:Images/prvdyh_gr_1.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_2.gif]

missä C[1], C[2] ja C[3] ovat parven parametrit. Jokaisella (ainakin lähes) näiden arvokombinaatiolla parvesta saatava yhtälö esittää tason ympyrää. Toisaalta tason jokaisen ympyrän yhtälö on tätä muotoa.

Tulkitaan [Graphics:Images/prvdyh_gr_3.gif] funktioksi muuttujasta [Graphics:Images/prvdyh_gr_4.gif] tavoitteena löytää differentiaaliyhtälö tälle funktiolle:

[Graphics:Images/prvdyh_gr_5.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_6.gif]

Derivoidaan tämä yhtälö kolmesti, minkä jälkeen saaduista neljästä yhtälöstä eliminoidaan parametrit C[1], C[2] ja C[3]:

[Graphics:Images/prvdyh_gr_7.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_8.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_9.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_10.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_11.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_12.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_13.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_14.gif]

Tuloksena on kolmannen kertaluvun differentiaaliyhtälö, jonka yleisenä ratkaisuna on alkuperäinen käyräparvi. Kyseessä on siten kaikkien tason ympyröiden differentiaaliyhtälö.

Saadulla differentiaaliyhtälöllä on kuitenkin muitakin ratkaisuja:

[Graphics:Images/prvdyh_gr_15.gif]
[Graphics:Images/prvdyh_gr_16.gif]


Teoria: käyräparvi ja differentiaaliyhtälö
Esimerkit: edellä saadun differentiaaliyhtälön ratkaiseminen separoimalla

SKK 27.04.2001