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Course | Integraltransformationen u. Part. Differentialgleichungen für Ingenieure |
Institution | Technische Universität Berlin |
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Mit a0 = 1 ist also an = 1,
(1.13)
n ∈ N0 .
Somit ist die geheimnisvolle L¨osung y(x) durch y(x) =
∞ !
1 · xn =
n=0
∞ !
xn ,
(1.14)
n=0
welche wir m¨ uhelos als y(x) =
1 1−x
(1.15)
erkennen.
2. Aufgabe Es gibt verschiedene M¨oglichkeiten, die Bildkurven zu errechnen. Wie in einem der Lehrvideos vorgestellt, werden wir uns diesmal an Niveaulinien orientieren. a) Das u¨bliche Gitternetz besteht aus Niveaulinien Re z = C und Im z = C mit C ∈ R. Wir betrachten die Niveaulinien Re z = C. Das sind die Parallelen zur imagin¨aren Achse. Wir schreiben jetzt Re z = x und Im z = y. Es ist mit x = C: z 2 = (x2 − y2 ) + i · 2xy = C 2 − y2 + i · 2Cy Die Bildkurve der Niveaulinie x = C ist die Kurve mit den Punkten " 2 # C − y2 , 2Cy
(2.1)
(2.2)
f¨ ur y ∈ R. Wie sieht das aus? Am schnellsten, wenn auch ein wenig rechenintensiv, geht es noch, indem man die erste Koordinate mit dem Parameter t bezeichnet: t = C 2 − y2 .
(2.3)
Der Parameter t nimmt ihre Werte nur im Intervall ] − ∞, C 2 [ an. Dann ist y=±
$
C 2 − t.
(2.4)
(Wir brauchen beide Vorzeichen.) Somit wird die unbekannte Kurve durch die Kurvenpunkte $ " # t, ±2C C 2 − t (2.5) Es sind also liegende“, mit t ∈ ] − ∞, C 2 [ nach links ge¨offnete Parabeln, die zur ” reellen Achse symmetrisch liegen und deren Scheitel die Punkte (C 2 , 0) sind. Wir sehen hier schon eine Doppeldeutigkeit: Die Niveaulinien x = C und x = −C werden auf dieselbe nach links ge¨offnete Parabel mit Scheitel (C 2 , 0) abgebildet. Dann sollte man f¨ ur die anderen Niveaulinien y = C nach rechts ge¨offnete Parabeln erwarten d¨ urfen?! 3...