y' + 2*y = e^(3+x) (linear) ; y(0)=2
Dieses Beispiel ist schon ein bisschen anspruchsvoller da es sich um
eine inhomogene DGL handelt. Um es zu lösen, löst man zuerst die
homogene Gleichung:
y' + 2 y = 0
mit dem gleichen Schema von vorhin(Separation der Variablen) erhalte
ich (ohne Gewähr):
y = C exp(-2x)
Die Lösung der inhomogenen (ursprünglichen) erfolgt dann mit der
"Variation der Konstanten". Dazu setzt man C nicht als Konstante an
sondern als Funktion von x. Also C(x):
y = C(x) exp(-2x) [1]
und leitet es ab:
y' = C' exp(-2x) - C exp(-2x)*2
und setzt es in die ursprüngliche Gleichung ein:
C' exp(-2x) - 2 C exp(-2x) + 2 C exp(-2x) = exp(3+x)
man sieht, dass sich die beiden mittleren Terme wegheben. Das ist immer
so und ist ein guter Test ob man sich bis hierher verrechnet hat. Also
wir haben bis jetzt:
C' exp(-2x) = exp(3+x)
und umformen:
C'=exp(3+3x)
Das können wir jetzt gemütlich integrieren:
C(x)= 1/3 * exp(3x+3) + d
d...Integrationskonstante!
Das setzen wir jetzt wieder in [1] ein:
y(x)= 1/3 exp(x+3) + d exp(-2x)
Mit den Anfangsbedingungen y(0)=2 folgt (bei mir) d = 2 - 1/3 exp(3)
und die Lösung:
y(x) = 1/3 exp(x+3) + 2 exp(-2x) - 1/3 exp(3-2x)
das ganze wie gesagt ohne Gewähr. Auch wenn das Ergebnis vielleicht
nicht richtig ist, zeigt es zumindest den Weg wie man vorgeht.