Lösung der Differenzialgleichung y'³ = 2*y
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y'³ = 2*y => y' = ³√2 * ³√y
Jede Funktion y=f(x), die diese Differenzialgleichung erfüllt,
ist eine Lösung dieser Differenzialgleichung.
u u-1
Lösungsansatz: y = a*x => y' = a*u*x
Der Exponent u vermindert sich beim Differenzieren einerseits
um 1, andererseits gilt nach der Differenzialgleichung, dass
der Exponent von x in der Ableitung u/3 beträgt.
(Bei der Ausnahme u=-1 gilt diese Argumentation nicht.)
Daraus erhalten wir die Gleichung u-1 = u/3 mit der Lösung 3/2.
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Wir haben also bereits (1) y = a*√x³.
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=> (2) y' = a * 3/2 * √x
Jetzt muss noch der Faktor a im Lösungsansatz bestimmt werden:
Setzen wir dazu (1) und (2) in die Differentialgleichung ein:
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3/2 * a * √x = ³√2 * ³√a * √x
Vergleichen wir die Faktoren, so erhalten wir die Gleichung
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3/2 * a = ³√2 * ³√a | hoch 3
27/8 * a³ = 2 * a Die Lösung a=0 => y=0 interessiert nicht
so sehr und kann abdividiert werden.
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=> 27/8 * a² = 2 => a² = 16/27 => a = ± 4/(3*√3)
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Der Lösungsansatz führt also zu den Lösungen y = ± 4/(3*√3) * √x³,
von denen im folgenden Screenshot ein Ausschnitt angezeigt wird.
Die triviale Lösung ist für alle x definiert. Die beiden
anderen Lösungsfunktionen sind im negativen x-Bereich nicht
definiert bzw. imaginärwertig, so dass der Ableitungsbegriff
neu überdacht werden müsste.