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Du möchtest wissen was das Richtungsfeld ist, wofür es verwendet wird und wie du es grafisch darstellst? Dann bist du hier genau richtig!

Abiturvorbereitung
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Quiz zum Thema Richtungsfeld
5 Fragen beantworten
Inhaltsübersicht

Richtungsfeld Definition und Beispiel

Ein Richtungsfeld hilft dir, eine gewöhnliche Differentialgleichung erster Ordnung grafisch darzustellen.

y^\prime\left(x\right)=f(x,y(x))

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Richtungsfeld

Die Differentialgleichung gibt in jedem Punkt die Steigung der Lösungskurve durch diesen Punkt an.

Richtungsfeld — häufigste Fragen

(ausklappen)
  • Woran erkenne ich, ob ein Richtungsfeld zu einer Differentialgleichung erster Ordnung passt oder ob ich dafür etwas anderes brauche?
    Ein Richtungsfeld passt, wenn die Differentialgleichung in der Form y'=f(x,y) (oder dazu umgestellt) vorliegt, also die Steigung nur von x und y abhängt. Bei Gleichungen mit y'' (zweiter Ordnung) brauchst du meist ein Phasenportrait oder musst zuerst in ein System erster Ordnung umformen.
  • Wie lese ich aus einem Richtungsfeld ab, ob Lösungen nach oben oder nach unten gehen, ohne die Differentialgleichung auszurechnen?
    Im Richtungsfeld zeigt jedes Linienelement die lokale Steigung: Steigt es nach rechts, ist y'>0 und die Lösung geht nach oben; fällt es nach rechts, ist y'<0 und die Lösung geht nach unten. Waagrechte Elemente bedeuten y'=0, dort bleibt die Lösung kurz auf gleicher Höhe.
  • Was bedeutet es im Richtungsfeld, wenn die Pfeile an manchen Stellen fast senkrecht sind?
    Fast senkrechte Linienelemente bedeuten, dass die Steigung y' dort betragsmäßig sehr groß ist, also die Lösungskurve extrem steil verläuft. Oft ist das ein Hinweis auf eine Stelle, an der f(x,y) sehr groß wird oder die Differentialgleichung dort problematisch ist (zum Beispiel nicht definiert), sodass Lösungen in der Nähe „abrutschen“ können.
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Quiz zum Thema Richtungsfeld
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Richtungsfeld in 3 Schritten an einem Beispiel erklärt

Gegeben ist die DGL:

y^\prime\left(x\right)=1+xy

  • 1. Schritt: Linienelemente eintragen

Zunächst trägst du an ausgewählten Punkten im x-y-Diagramm sogenannte Linienelemente, also kleine Vektoren ein, die die Steigung in diesem Punkt angeben. Zum Beispiel erhältst du an der Stelle x gleich Null, y gleich Null die Steigung Eins.

x=0,y=0:y^\prime=1+0\ast0=1

  • 2. Schritt: Steigung im Koordinatensystem eintragen

Diese trägst du an der Position x gleich Null, y gleich Null in das x-y-Diagramm ein

x=0,y=C:y^\prime=1+0\ast\ C=1
x=C,y=0:y^\prime=1+C\ast0=1

Richtungsfeld, Richtungsfeld zeichnen
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Richtungsfeld Beispiel

Auch entlang der x und der y-Achse ist die Steigung konstant Eins. Du siehst, dass alle Pfeile entlang dieser zwei Achsen in dieselbe Richtung zeigen.

  •  3. Schritt: Rest des Diagrammes ausfüllen

Den Rest des x-y-Diagramms füllst du entsprechend aus – zum Beispiel auch an der Position P (-1,5/3). Dort ergibt sich eine negative Steigung von -3,5.

x=-1,5;y=3:y^\prime=1+\left(-1.5\right)\ast3=-3,5

Die Gesamtheit der Linienelemente bezeichnest du als Richtungsfeld.

Lernen lohnt sich! Entdecke hier deine Chancen.

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