Diferansiyel Denklemler · 7. Ünite

7. Ünite Deneme Sınavı: Seri Çözümleri

20 çoktan seçmeli soru · 3 konu · cevaplar ve çözümler sınavı bitirince

Sınavdaki konular

  1. Adi Noktalar Etrafında Kuvvet Serisi Çözümleri (7 soru)
  2. Düzgün Tekil Noktalar ve Frobenius Yöntemi (7 soru)
  3. Bessel ve Legendre Denklemleri (6 soru)

Deneme sınavı nasıl işler?

Örnek sorular

Soru 1

$y'' + xy = 0$ denkleminde $y = \sum_{n=0}^{\infty} a_n x^n$ denemesi yapılıyor. $x^n$ katsayılarının sıfırlanmasından elde edilen sonuç aşağıdakilerden hangisidir?

  1. $a_{n+2} = -\dfrac{a_n}{(n+2)(n+1)}$, $\;n \geq 0$
  2. $a_2 = 0$ ve $a_{n+2} = -\dfrac{a_{n-1}}{(n+2)(n+1)}$, $\;n \geq 1$
  3. $a_2 = 0$ ve $a_{n+2} = \dfrac{a_{n-1}}{(n+2)(n+1)}$, $\;n \geq 1$
  4. $a_{n+2} = -\dfrac{a_{n+1}}{(n+2)(n+1)}$, $\;n \geq 0$
  5. $a_{n+3} = -\dfrac{a_n}{(n+3)(n+2)}$, $\;n \geq 0$ ve $a_2$ serbest

Doğru cevap: B

Çözüm

1. $y'' = \sum_{n=0}^{\infty} (n+2)(n+1)a_{n+2}x^n$ ve $xy = \sum_{n=1}^{\infty} a_{n-1}x^n$.
2. $n = 0$ katsayısı: $2a_2 = 0$, yani $a_2 = 0$. $n \geq 1$ için: $(n+2)(n+1)a_{n+2} + a_{n-1} = 0$.
3. Sonuç: $a_{n+2} = -\dfrac{a_{n-1}}{(n+2)(n+1)}$.
Cevap: B. A seçeneği $xy$'yi $y$ gibi indisi kaydırmadan toplar ($x$ çarpanını unutur). C, denklemdeki $+xy$'nin işaretini ($y'' - xy$ olan Airy ile) karıştırır. D indisi $n+1$ alır. E seçeneği doğru özyinelemenin kaydırılmış biçimine benzer, ama $a_2$'yi serbest bırakır; oysa $n = 0$ koşulu $a_2 = 0$ der. Serbest sabitler yalnızca $a_0$ ve $a_1$'dir.

Soru 2

$2x^2y'' - xy' + (1 + x)y = 0$ denkleminin $x = 0$ etrafındaki Frobenius çözümleri için indis kökleri hangisidir?

  1. $r = 1$ (çift kök)
  2. $r_1 = 1,\ r_2 = \tfrac{1}{2}$
  3. $r_1 = -\tfrac{1}{2},\ r_2 = -1$
  4. $r_1 = \tfrac{3}{2},\ r_2 = 0$
  5. $r = \dfrac{3 \pm \sqrt{17}}{4}$

Doğru cevap: B

Çözüm

1. Baş katsayıya bölerek normal biçim: $x^2y'' - \tfrac{1}{2}xy' + \tfrac{1}{2}(1 + x)y = 0$, yani $p_0 = -\tfrac{1}{2}$ ve $q_0 = \tfrac{1}{2}$.
2. İndis denklemi $F(r) = r(r - 1) - \tfrac{1}{2}r + \tfrac{1}{2} = r^2 - \tfrac{3}{2}r + \tfrac{1}{2} = 0$.
3. Çarpanlara ayırırsak $(r - 1)(r - \tfrac{1}{2}) = 0$: $r_1 = 1$, $r_2 = \tfrac{1}{2}$.
Cevap: B. A, ikiye bölmeyi unutup $p_0 = -1$, $q_0 = 1$ ile çalışmaktan gelir ($(r - 1)^2$). C kök işaretini ters çevirmektir. D, $q_0$ terimini (denklemdeki $1 \cdot y$) atlamaktır. E, $q_0$'ın işaretini yanlış almaktır ($r^2 - \tfrac{3}{2}r - \tfrac{1}{2}$).

Sınavın tamamı Diferansiyel Denklemler dersini derslerine ekleyince açılır.

Diferansiyel Denklemler: tüm konular ve deneme sınavları