Citat:
Ursprungligen postat av wastedandlazy
Lös följande differensekvation
x(n+1)-x(n)=2n+3, n>=0, x(0)=1
lösning
får lära mig spoilerkod efter provet

Sätt
f(t) = ∑_{k=0}^{∞} x(k) t^k / k!.
Då gäller
f'(t) = ∑_{k=0}^{∞} x(k) t^(k-1) / (k-1)! = ∑_{k=0}^{∞} x(k+1) t^k / k!.
Därmed blir
f'(t) - f(t) = ∑_{k=0}^{∞} (x(k+1) - x(k)) t^k / k!
Om x(k) uppfyller ekvationen som skall lösas får vi
f'(t) - f(t) = ∑_{k=0}^{∞} (2k + 3) t^k / k!
= 2 ∑_{k=0}^{∞} k t^k / k! + 3 ∑_{k=0}^{∞} t^k / k!
= 2 ∑_{k=1}^{∞} t^k / (k-1)! + 3 ∑_{k=0}^{∞} t^k / k!
= 2 ∑_{k=0}^{∞} t^(k+1) / k! + 3 ∑_{k=0}^{∞} t^k / k!
= 2 t ∑_{k=0}^{∞} t^k / k! + 3 ∑_{k=0}^{∞} t^k / k!
= 2 t e^t + 3 e^t = (2t+3) e^t
Funktionen f skall alltså uppfylla differentialekvationen
f'(t) - f(t) = (2t+3) e^t
Denna är trivial att lösa. Ansätt f(t) = (at^2+bt) e^t och sätt in i ekvationen:
((2at+b) e^t + (at^2+bt) e^t) - (at^2+bt) e^t = (2t+3) e^t
Efter förenkling får vi 2at+b = 2t+3, dvs a = 1, b = 3.
Sedan skall vi inte glömma homogenlösningarna f(t) = c e^t.
Vi får alltså f(t) = (t^2+3t+c) e^t.
Nu skall gälla f'(0) = x(0) = 1, så c = 1.
Alltså, f(t) = (t^2+3t+1) e^t.
Nu kan vi få ut x(k) genom x(k) = D^k f(0), där D är deriveringsoperatorn.
Men det överlåter jag åt dig...