Equazioni differenziali. Elisabetta Colombo

Documenti analoghi
Equazioni differenziali. Elisabetta Colombo

1 Equazioni Differenziali

19 Marzo Equazioni differenziali.

Equazioni differenziali II. Elisabetta Colombo

I teoremi della funzione inversa e della funzione implicita

Equazioni differenziali

Equazioni differenziali lineari del secondo ordine a coefficienti costanti

Equazioni differenziali. f(x, u, u,...,u (n) )=0,

LE EQUAZIONI DIFFERENZIALI. che, insieme alle loro derivate, soddisfano un equazione differenziale.

Equaz. alle differenze - Equaz. differenziali

Equazioni differenziali

Es. 1 Es. 2 Es. 3 Es. 4 Totale Teoria

S.Barbarino - Appunti di Fisica - Scienze e Tecnologie Agrarie. Cap. 2. Cinematica del punto

Equazioni differenziali

Equazioni differenziali

Equazioni differenziali Corso di Laurea in Scienze Biologiche Istituzioni di Matematiche A.A Dott.ssa G. Bellomonte

OSCILLATORE ARMONICO SEMPLICE

Cinematica del punto materiale

Integrali (M.S. Bernabei & H. Thaler)

LE EQUAZIONI DIFFERENZIALI del PRIMO e del SECONDO ORDINE

Applicazioni delle leggi della meccanica: moto armnico

Appunti sul corso di Complementi di Matematica ( modulo Analisi)- prof. B.Bacchelli

Matematica - Prova d esame (25/06/2004)

Appello di Matematica II Corso di Laurea in Chimica / Scienze Geologiche 19 Giugno ( 1) n sin 1. n 3

4.5 Equazioni differenziali lineari del secondo ordine non omogenee 159

Analisi e Modelli Matematici

ẋ 1 = 2x 1 + (sen 2 (x 1 ) + 1)x 2 + 2u (1) y = x 1

Esercitazione 9 - Funzioni

Prof. Roberto Fantini 2003

Appunti di Matematica 5 - Derivate - Derivate. Considero una funzione e sia e definita in un intorno completo di.

LE EQUAZIONI DIFFERENZIALI DEL PRIMO ORDINE

Moto uniforme. Moto dei proiettili

Daniela Lera A.A

SOLUZIONE DELL EQUAZIONE DI FOURIER PER PER PIASTRA SOTTILE CON SORGENTE TERMICA IN MOTO UNIFORME

CALCOLO INTEGRALE: L INTEGRALE DEFINITO

Analisi del moto dei proietti

pendolo reversibile TEORIA FISICA

a = a = costante v x = v t = v x a x = Δv Δt = v v x x t

1) D0MINIO FUNZIONE. Determinare il dominio della funzione f (x) = 4 x 2 4x + 3 x 2 6x + 8 Deve essere. x 2 6x + 5 (x 1) (x 5)

TSRR. Vademecum sulle equazioni differenziali I. D. Mugnai( 1 ) ( 1 ) IFAC-CNR, Via Madonna del Piano 10, Sesto Fiorentino (FI), Italy

Equazioni differenziali

Sulle equazioni differenziali ordinarie a variabili separabili

Riferimenti: R.Adams, Calcolo Differenziale 2. Capitoli 3.4, 3.9. Esercizi 3.4, 3.9.

10. CALCOLO INTEGRALE: L INTEGRALE DEFINITO

2. discutere il comportamento dell accelerazione e della tensione nel caso m 1 m 2 ;

EQUAZIONI DIFFERENZIALI

Oscillazioni. Si produce un oscillazione quando un sistema viene perturbato rispetto a una posizione di equilibrio stabile

Appunti della lezione del Prof. Stefano De Marchi del 12/02/16 a cura del Prof. Fernando D Angelo. Equazioni differenziali.

EQUAZIONI DIFFERENZIALI Esercizi svolti. y = xy. y(2) = 1.

Fisica per Medicina. Lezione 2 - Matematica e Cinematica. Dr. Cristiano Fontana

Metodi numerici per equazioni differenziali ordinarie. Calcolo Numerico a.a. 2008/2009

Es. 1 Es. 2 Es. 3 Es. 4 Totale Teoria. Punteggi degli esercizi: Es.1: 8 punti; Es.2: 8 punti; Es.3: 8 punti; Es.4: 8 punti.

Matematica e Statistica

ESERCIZI SULLE EQUAZIONI DIFFERENZIALI

Analisi Matematica 1+2

SISTEMI LINEARI A COEFFICIENTE COSTANTE

0.1 Arco di curva regolare

Funzioni implicite - Esercizi svolti

Lezione 3 Cinematica Velocità Moto uniforme Accelerazione Moto uniformemente accelerato Concetto di Forza Leggi di Newton

Matematica I, Funzione inversa. Funzioni elementari (II).

Modulo di Matematica

Politecnico di Milano Corso di Analisi e Geometria 1. Federico Lastaria. Curve nello spazio Gennaio Lunghezza d arco

Meccanica del punto materiale

Integrazione di equazioni differenziali lineari. Il metodo di Cauchy

I PROVA SCRITTA DI ANALISI MATEMATICA A Ing. [Informatica, Telecomunicazioni](L-Z)

Analisi Matematica I

Esercitazioni di Matematica

Matematica e Statistica

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SALERNO Prova scritta di Matematica II 06 Luglio 2011

Ricordo: per le equazioni di primo grado del tipo y + ay = f (dove a e f sono noti) una soluzione è data da. e A(t) f(t)dt + c

Osservazioni sulle funzioni composte

LEZIONE DEL OTTOBRE

Unità didattica 3. Terza unità didattica (Fisica) 1. Corso integrato di Matematica e Fisica per il Corso di Farmacia

EQUAZIONI DI LAGRANGE E STAZIONARIETÀ DEL POTENZIALE

Equazioni differenziali

Matematica e Statistica (A-E, F-O, P-Z)

la vasca si riempie e, per tali valori di k il tempo necessario affinché la vasca si riempia.

Equazioni differenziali

ANALISI MATEMATICA I, Compito scritto del 5/07/2016 Corso di Laurea in Matematica. COGNOME e NOME... MATR T

Esercizio: pendolo sferico. Soluzione

Analisi Matematica I per Ingegneria Gestionale, a.a Scritto del secondo appello, 5 febbraio 2018 Testi 1

Argomento 14 Esercizi: suggerimenti

Appunti sul corso di Complementi di Matematica mod. Analisi prof. B.Bacchelli - a.a. 2010/2011.

Compito del 14 giugno 2004

EQUAZIONI DIFFERENZIALI. 1. Trovare tutte le soluzioni delle equazioni differenziali: (a) x = x 2 log t (d) x = e t x log x (e) y = y2 5y+6

Lezione 3 Cinematica Velocità Moto uniforme Accelerazione Moto uniformemente accelerato Concetto di Forza Leggi di Newton

NOTE SU VARIABILI AZIONE ANGOLO E TEORIA PERTURBATIVA. Armando Bazzani Dipartimento di Fisica e Astranomia - Meccanica Analitica

Equazioni Differenziali

Prima prova in Itinere Ist. Mat. 1, Prima parte, Tema ALFA COGNOME: NOME: MATR.:

Oscillazioni. Si produce un oscillazione quando un sistema viene perturbato rispetto a una posizione di equilibrio stabile

Soluzioni. 152 Roberto Tauraso - Analisi Risolvere il problema di Cauchy. { y (x) + 2y(x) = 3e 2x y(0) = 1

Risposta di Sistemi del II ordine

Sistemi di equazioni differenziali

Equazioni differenziali

Curve nel piano ane euclideo e nello spazio ane euclideo

Integrale indefinito

Transcript:

Corso di Approfondimenti di Matematica per Biotecnologie, Anno Accademico 2011-2012, http://users.mat.unimi.it/users/colombo/programmabio.html

Inversa Eq. diff. 1

Un equazione differenziale e un equazione che esprime un legame tra una variabile indipendente x (o t, quando ci riferiamo al tempo) una variabile dipendente y o incognita che sta per una funzione y = y(x) dipendente da x una o piu derivate dalla funzione incognita y (x), y (x),... Esempio y = 2xy

Una soluzione di un equazione differenziale e una funzione y = f (x) tale che, sostituita insieme alle sue derivate a y(x), y (x), y (x),... nell equazione differenziale, da un identita per ogni valore di x nel suo dominio di definizione. Esempio Consideriamo y = e x 2 da cui (per la regola di derivazione della funzione composta) y = e x 2 ( 2x). Facendo la sostituzione in y = 2xy si ottiene che effettivamente y = e x 2 e una soluzione del equazione differenziale dell esempio precedente. D altra parte anche la funzione y = 0 e una soluzione. Anche y = ce x 2 con c R, e tale che y = 2xce x 2 quindi anche tale funzione e una soluzione.

Invece y = x 3 ha y = 3x 2 2x ( x 3 ) quindi y = x 3 non e una soluzione. Nemmeno y = e 2x, ( y = 2e 2x ) e soluzione. Alcune osservazioni preliminari: In un equazione differenziale la variabile indipendente puo avere anche non apparire esplicitamente.deve invece comparire esplicitamente almeno una delle derivate di y = y(x) Esempio In y sin x = 0 non compare esplicitamente y. In y + y = 0 non compare esplicitamente x e non compare y.

Un equazione differenziale di dice di ordine n se in essa compare una derivata n-esima ma non derivate di ordine superiore Esempio y sin x = 0 e di ordine 1. I y + y = 0 e di ordine 2. y y IV = y e di ordine 4

Un esempio molto semplice di equazione differenziale si ottiene considerando equazioni di ordine 1 in cui non compare y. y = f (x) con f (x) funzione della sola x. Le soluzioni in questo caso si ottengono semplicemente per integrazione. In fatti se F(x) + c e una primitva allora per definizione la funzione y = F(x) + c e una soluzione. NOTA La teoria delle equazioni e una sorta di generalizzazione della teoria dell integrazione. Ma in generale pero non sempre un equazione differenziale e risolubile con una o piu operazioni di semplice integrazione.

NOTA Numerosi problemi di interesse applicativo si traducono in equazioni Esempio (moto lungo una retta a velocita costante) assumiamo come variabile indipendente il tempo t. Sia y = y(t) la posizione del corpo o del punto lungo la retta in cui si muove con velocita costante b. la velocita al tempo t e y (t) e la legge del moto a velocita costante b e l equazione differenziale y = b Questa e un equazione differenziale che posso risolvere per integrazione ottenendo tutte le soluzioni: y = bt + k al variare di k

Esempio (moto lungo una retta a accelerazione costante, dovuto ad esempio alla forza di gravita ) assumiamo come variabile indipendente il tempo t. Sia y = y(t) la posizione del corpo o del punto lungo la retta in cui si muove con accelarazione costante a (ad esempio l accelerazione di gravita a = g, se oriento la retta verticale del moto verso l alto) l accelerazione al tempo t e y (t) in questo caso la legge del moto e l equazione differenziale y = g le soluzioni sono tutte e solo le funzioni y = g t2 2 + kt + h al variare di k e h. (infatti da y (t) = g, integrando si ottiene y (t) = y (t)dt = gt + k e integrando di nuovo y = y (t)dt = ( gt + k) dt = g t2 2 + kt + h

Esempio (moto lungo una retta in presenza di attrito) Supponiamo che il corpo si muova sempre lungo una retta sotto l azione della forza di gravita e con l azione di una forza di attrito. La forza di attrito e schematizzabile come una forza diretta nel verso opposto a quello del moto e proporzionale alla velocita. (La costante di proporzioonalita h dipende dalla forma, dalla massa e dal mezzo in cui si muove il corpo). L equazione differenziale relativa al moto e quindi: y = g hy / con h > 0.

(si noti che e un equazione di ordine 2 e nella soluzione compaiono 2 inderminate) Esempio (oscillatore armonico) Supponiamo che il punto si muova lungo una retta in assenza di attrito e forza di gravita ma sotto l effetto di una forza elastica diretta verso l origine del sistema di riferimento e di intensita proporzionale alla distanza dall origine. (L accelerazione e dedotta dalla forza). La legge del moto si traduce quindi nell espressione: y = ky ( ) ( ) la soluzione generale e y(t) = A sin kt + B cos kt verifico che si tratta di una soluzione y (t) = A ( ) k cos kt B ( ) k sin kt ( ) ( ) y (t) = Ak sin kt Bk cos kt = ky(t)

Quali delle seguenti funzioni sono soluzioni della seguente equazione differenziale y y = e x cos x (a)y = sin x (b)y = cos x (c)y = e x sin x (d)y = e x cos x (e)y = e x (2 + sin x) (a)y = sin x y = cos x cos x sin x e x cos x (b)y = cos x y = sin x sin x cos x e x cos x (c))y = e x sin x y = e x sin x + e x cos x e x sin x + e x cos x e x sin x = e x cos x!!!

(d)y = e x cos x y = e x cos x e x sin x e x cos x e x sin x e x cos x = e x sin x e x cos x (e)y = e x (2 + sin x) y = e x (2 + sin x) + e x (cos x) e x (2 + sin x) + e x (cos x) e x (2 + sin x) = e x (cos x)! D altra parte abbiamo visto che y = Ae x e soluzione di y y = 0 quindi y = Ae x + e x sin x e soluzione per ogni A