home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / math / 15264 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-11-19  |  2.4 KB

  1. Path: sparky!uunet!wupost!gumby!destroyer!cs.ubc.ca!unixg.ubc.ca!unixg.ubc.ca!israel
  2. From: israel@unixg.ubc.ca (Robert B. Israel)
  3. Newsgroups: sci.math
  4. Subject: Re: ODE problem...
  5. Date: 19 Nov 92 23:08:20 GMT
  6. Organization: The University of British Columbia
  7. Lines: 59
  8. Message-ID: <israel.722214500@unixg.ubc.ca>
  9. References: <israel.722130237@unixg.ubc.ca> <1eg9p0INNcbe@master.cs.rose-hulman.edu>
  10. NNTP-Posting-Host: unixg.ubc.ca
  11.  
  12. In <1eg9p0INNcbe@master.cs.rose-hulman.edu> goddard@NeXTwork.Rose-Hulman.Edu (Bart E. Goddard) writes:
  13.  
  14.  
  15. >following problem.  The solutions still works just fine, but one
  16. >of the constants is different:
  17.  
  18.  
  19. >In article <israel.722130237@unixg.ubc.ca> israel@unixg.ubc.ca (Robert  
  20. >B. Israel) writes:
  21. >> >(x and y are functions of t, a is a constant)
  22. >> >x'=(a)(x)cost+(a)(y)sint
  23. >> >y'=(a)(x)sint-(a)(y)cost.
  24. >>  
  25. >> Quite a neat problem!  I hope nobody was sadistic enough to
  26. >> assign it as homework.
  27. >> 
  28. >> First go to polar coordinates: x = r cos(s), y = r sin(s)
  29. >> (I'm too lazy to type "theta").
  30. >> (1)   r' = (x x' + y y')/r = r cos(t-2s)
  31. >     there's a missing "a" here ^
  32.  
  33. >[....]
  34. >> -- 
  35. >> Robert Israel                            israel@math.ubc.ca
  36.  
  37. >Bart Goddard
  38.  
  39. Oops, sorry about that.  So k has a missing factor of "a".  BTW, the
  40. solutions can be written, without using arcsin, as
  41.   x = exp(k t) (cos(t/2) + 2 (a-k) sin(t/2))
  42.   y = exp(k t) (2 (k-a) cos(t/2) + sin(t/2))
  43. where k = +- sqrt(a^2 - 1/4), for |a| > 1/2.
  44.  
  45. For |a| < 1/2, this still works but these solutions are complex.  Take
  46. real and imaginary parts to get real solutions:
  47.   x = (1/2-m) cos((1/2+m)t) + (1/2+m) cos((1/2-m)t) 
  48.                    + a sin((1/2+m)t) + a sin((1/2-m)t)
  49.   y = - a cos((1/2+m)t) - a cos((1/2-m)t)
  50.                    + (1/2-m) sin((1/2+m)t) + (1/2+m) sin((1/2-m)t)
  51. and
  52.   x = - a cos((1/2+m)t) + a cos((1/2-m)t)
  53.                    + (1/2-m) sin((1/2+m)t) - (1/2+m) sin((1/2-m)t)
  54.   y = -(1/2-m) cos((1/2+m)t) + (1/2+m) cos((1/2-m)t)
  55.                    - a sin((1/2+m)t) + a sin((1/2-m)t)
  56. where m = sqrt(1/4 - a^2).
  57.  
  58. For a = +-1/2, my formula only gives one solution:
  59.   x = cos(t/2) + 2a sin(t/2)
  60.   y = -2a cos(t/2) + sin(t/2)
  61. A second linearly independent solution can be obtained using a limit
  62. procedure:
  63.   x = t cos(t/2) + (2at-2) sin(t/2)
  64.   y = (2-2at) cos(t/2) + t sin(t/2)
  65.  
  66. -- 
  67. Robert Israel                            israel@math.ubc.ca
  68. Department of Mathematics             or israel@unixg.ubc.ca
  69. University of British Columbia
  70. Vancouver, BC, Canada V6T 1Y4
  71.