Trennung der Variablen
Du möchtest wissen, wie die Methode der Trennung der Variablen funktioniert? Im Folgenden zeigen wir dir, was trennbare Differentialgleichungen sind und wie du sie mithilfe der Trennung der Variablen lösen kannst.
Inhaltsübersicht
Lösung von homogenen Differentialgleichungen
Die Methode der Trennung der Variablen wird auch häufig als Trennung der Veränderlichen, Separation der Variablen oder Separationsmethode bezeichnet. Du kannst dieses Verfahren anwenden, wenn du eine homogene gewöhnliche Differentialgleichung erster Ordnung in folgender Form schreiben kannst:

Die DGL heißt dann trennbar oder separierbar.
fasst alle von
abhängigen Anteile zusammen und
enthält alle von
abhängigen Anteile.
ist die Ableitung von
nach
, die du auch so darstellen kannst:
Im nächsten Schritt sortierst du. Der Term links vom Gleichheitszeichen ist nur noch direkt von
abhängig, rechts kommt nur noch
vor.

Trennung der Variablen — häufigste Fragen
(ausklappen)
Trennung der Variablen — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Warum darf man bei einer separierbaren Differentialgleichung y-Terme und x-Terme trennen?Bei der Trennung der Variablen behandelst du
als
und rechnest wie mit einem Bruch. Du teilst durch
und multiplizierst mit
sodass
entsteht. So stehen links nur
-Terme und rechts nur
-Terme.
-
Welche Beispiele gibt es für die Trennung der Variablen in einer Funktion?Bei der Trennung der Variablen brauchst du eine DGL der Form
. Zum Beispiel ist
separierbar, weil
gilt. Ein weiteres Beispiel ist
denn daraus wird
.
-
Wann ist es sinnvoller, bei der Trennung der Variablen bestimmt statt unbestimmt zu integrieren?Bei der Trennung der Variablen integrierst du bestimmt, wenn du einen Anfangswert wie
hast und die Konstante
direkt vermeiden willst. Du setzt dann
und
als untere Grenzen ein. Zum Beispiel:
.
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Separation der Variablen: Bestimmte und unbestimmte Integration
Jetzt kannst du integrieren. Dafür hast du zwei Möglichkeiten. Entweder integrierst du unbestimmt und kümmerst dich erst später um die auftretende Konstante C oder du integrierst bestimmt und setzt die Anfangswerte als untere Grenzen ein.
Beides hat Vor- und Nachteile. Die direkte Integration spart dir am Ende Arbeit, weil du die Anfangswerte nicht mehr einsetzen musst, um C zu bestimmen. Sie ist allerdings unübersichtlicher. Letztendlich ist es Geschmackssache, welche Integrationsmethode du bevorzugst. Nachdem du die Stammfunktionen bestimmt hast, kannst du die Gleichung nach y auflösen und erhältst deine Lösung.