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Mathematik Analysis – Differentialgleichungen

14 KartenMathematikatrio07.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Mathematik“ · 14 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist eine gewöhnliche Differentialgleichung (DGL)? · Wie bestimmt man die Ordnung …

Karten

14 Karten
STANDARD

Was ist eine gewöhnliche Differentialgleichung (DGL)?

Rückseite

Eine Gleichung, die eine unbekannte Funktion einer Variablen und ihre Ableitungen enthält. Partielle DGLn enthalten mehrere unabhängige Variablen.

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Wie bestimmt man die Ordnung einer DGL?

Rückseite

Die Ordnung ist die höchste vorkommende Ableitungsstufe der gesuchten Funktion. Beispiel: y'' + y = 0 ist zweiter Ordnung.

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Wann heißt eine DGL linear?

Rückseite

Die gesuchte Funktion y und ihre Ableitungen treten nur in erster Potenz auf, nicht in Produkten oder nichtlinearen Funktionen wie sin(y).

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Was unterscheidet homogene von inhomogenen linearen DGLn?

Rückseite

Homogen: Störglied (rechte Seite) ist null. Inhomogen: Störglied ungleich null. Allgemeine Lösung = homogeneous Lösung + partikuläre Lösung.

STANDARD

Wann ist das Trennungsverfahren (Separation der Variablen) anwendbar?

Rückseite

Bei DGLn der Form y' = g(x)·h(y). Man schreibt dy/h(y) = g(x)dx und integriert beide Seiten. Konstante nicht vergessen.

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Wie löst man lineare DGLn 1. Ordnung mit Integrationsfaktor?

Rückseite

Form y' + p(x)y = q(x). Integrationsfaktor μ(x) = exp(∫p(x)dx). Multipliziere Gleichung mit μ, linke Seite wird (μy)', dann integrieren.

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Wozu dient die Variationskonstante bei linearen DGLn 1. Ordnung?

Rückseite

Findet partikuläre Lösung der inhomogenen DGL. Ansatz: y_p(x) = C(x)·y_h(x), wobei y_h die homogene Lösung ist. Bestimme C'(x) durch Einsetzen.

STANDARD

Wie lautet der Lösungsansatz für lineare DGLn n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten?

Rückseite

Exponentialansatz y = e^(λx). Einsetzen liefert charakteristisches Polynom. Nullstellen λ bestimmen Basislösungen: reell → e^(λx), komplex → e^(ax)cos(bx), e^(ax)sin(bx).

STANDARD

Was passiert bei mehrfacher Nullstelle λ im charakteristischen Polynom?

Rückseite

Bei k-facher Nullstelle λ entstehen k linear unabhängige Lösungen: e^(λx), x·e^(λx), ..., x^(k-1)·e^(λx).

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Welchen Vorteil bietet die Laplace-Transformation beim Lösen von DGLn?

Rückseite

Wandelt Differentialgleichungen in algebraische Gleichungen um. Anfangsbedingungen gehen direkt ein. Besonders nützlich bei Störgliedern mit Sprüngen (Sprungfunktion, Dirac-Impuls).

STANDARD

Was ist der Unterschied zwischen Anfangswert- und Randwertproblem?

Rückseite

Anfangswertproblem: Bedingungen an einem Punkt (z. B. y(0), y'(0)). Randwertproblem: Bedingungen an verschiedenen Punkten (z. B. y(0), y(L)). Existenz/Eindeutigkeit schwieriger.

STANDARD

Was besagt der Satz von Picard-Lindelöf?

Rückseite

Für y' = f(x,y) mit y(x₀)=y₀ existiert genau eine lokale Lösung, wenn f stetig und in y lokal Lipschitz-stetig ist. Garantiert Eindeutigkeit.

STANDARD

Wie erhält man die partikuläre Lösung aus der allgemeinen Lösung?

Rückseite

Setze Anfangs- oder Randbedingungen in die allgemeine Lösung ein. Das lineare Gleichungssystem für die Integrationskonstanten lösen.

STANDARD

Modelliere radioaktiven Zerfall als DGL und nenne die Lösung.

Rückseite

N'(t) = -λ·N(t) mit λ > 0 (Zerfallskonstante). Lösung: N(t) = N₀·e^(-λt). Halbwertszeit T₁/₂ = ln(2)/λ.

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