1 van 2

Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 12:20
door raintjah
Hoi,

ik heb het volgende in mijn cursus fysica staan:
\(v=\frac{ds}{dt} \Leftrightarrow ds = v\cdot dt\)
met v constant volgt door integratie:
\(s = v\cdot t + c^{te}\)
Vorig jaar, tijdens mijn cursus wiskunde, werd mij verteld dat 'ds/dt' louter symbolen waren, en dat dat helemaal geen quotient was, dus mocht je er ook niet mee rekenen als een quotient.. Waarom doet men dat hier dan wel?

Alvast bedankt!

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 12:44
door PeterPan
\(\frac{ds}{dt}\)
is inderdaad geen quotient.

Het is dan ook meer een kwestie van notatie.

Bekijk de kettingregel
\((fog)'(x) = f'(g(x))\cdot g'(x)\)
Als we nu schrijven
\(y=g(x)\)
en
\(z=f(y)\)
(eigenlijk staat hier
\(y(x)=g(x)\)
en
\(z(x)=fog(x)\)
), dan is
\(\frac{dz}{dx} = \frac{dz}{dy}\frac{dy}{dx}\)
Hetzelfde zou je krijgen als het echte breuken zouden zijn.

Door die overeenkomst met breuken, doen we net of het ook breuken zijn, alleen mogen we voor de symbolen
\(dx,dy,dz\)
niets invullen (het zijn immers slechts symbolen).

Met
\(ds = v\cdot dt\)
wordt bedoeld
\(v = \frac{ds}{dt}\)
.

Een uitdrukking als
\(ds = v\)
is onzin. Als er links een differentiaal staat moet in elke term in het rechter lid een differentiaal voorkomen (van dezelfde orde).

Zo is
\(d^2s = vdsdt\)
correct, maar
\(d^3s = dxdy^2+dsdx\)
onzin, omdat de laatste term 3 differentiaalfactoren moet hebben.

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 13:05
door raintjah
Oké, dat verklaart al één en ander.

Bedankt!

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 13:41
door EvilBro
Met
\(ds = v\cdot dt\)
wordt bedoeld
\(v = \frac{ds}{dt}\)
.
De twee zijn equivalent, maar ik denk niet dat met de eerste de tweede bedoeld wordt. Ik denk dat gewoon de 'dk-jes' weggelaten worden in:
\(\frac{ds}{dk} = v \cdot \frac{dt}{dk}\)
Of dit daadwerkelijk zo is of dat het gebruik van deze manier van opschrijven stamt van het werken met infinitesimalen kan ik niet vinden. Heeft iemand misschien een bron over de historie van deze notatie?

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 14:27
door PeterPan
EvilBro schreef:De twee zijn equivalent, maar ik denk niet dat met de eerste de tweede bedoeld wordt. Ik denk dat gewoon de 'dk-jes' weggelaten worden in:
\(\frac{ds}{dk} = v \cdot \frac{dt}{dk}\)
Met
\(ds = v\cdot dt\)
wordt bedoeld
\(\frac{ds}{dt} = v\)
Zoals al gememoreerd geldt de kettingregel en volgt uit
\(\frac{ds}{dt} = v\)
en
\(\frac{ds}{dk} = \frac{ds}{dt}\frac{dt}{dk}\)
dat
\(\frac{ds}{dk} = v\frac{dt}{dk}\)

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 14:39
door EvilBro
Met
\(ds = v\cdot dt\)
wordt bedoeld
\(\frac{ds}{dt} = v\)
Ja, dat zei je al. Ik zei toen dat het mijn inziens waarschijnlijker is dat er het volgende mee bedoeld wordt:
\(\frac{ds}{dk} = v\frac{dt}{dk}\)
en dat de 'dk' gewoon weggelaten worden om schrijfwerk te besparen. Daarom vroeg ik ook of iemand iets over de geschiedenis van deze notatie wist.

Even voor de duidelijkheid: het verschil tussen onze visies is dat bij mij
\(ds = v\cdot dt\)
een korte notatie is voor een vergelijking met betekenis terwijl bij jou de notatie enkel betekenis heeft doordat hij gelijk wordt gesteld aan een andere vergelijking.

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 15:58
door PeterPan
Dat je
\(\frac{ds}{dk} = v\frac{dt}{dk}\)
MAG schrijven is een gevolg van de kettingregel en dat moet je BEWIJZEN. Dus dit als definitie nemen is FOUT.

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 16:03
door EvilBro
Dat je
\(\frac{ds}{dk} = v\frac{dt}{dk}\)
MAG schrijven is een gevolg van de kettingregel en dat moet je BEWIJZEN. Dus dit als definitie nemen is FOUT.
Wie neemt dit als definitie aan dan?

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 17:01
door Morzon
raintjah schreef:Hoi,

ik heb het volgende in mijn cursus fysica staan:
\(v=\frac{ds}{dt} \Leftrightarrow ds = v\cdot dt\)
met v constant volgt door integratie:
\(s = v\cdot t + c^{te}\)
waar komt die
\(c^{te}\)
vandaan?

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 17:01
door aadkr
Sorry,maar ik begrijp niet waar die dk vandaan komt? ds/dt is toch de limiet van Delta s/Delta t voor t nadert tot nul.

ds=v(t).dt

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 18:19
door eendavid
Sorry,maar ik begrijp niet waar die dk vandaan komt?
Kettingregel:
\(v=\frac{ds}{dt}=\frac{ds}{dk}\frac{dk}{dt}\)


impliceert
\(v\frac{1}{{dk}/{dt}}=\frac{ds}{dk}\)

\(v\frac{dt}{dk}=\frac{ds}{dk}\)
(geldig voor volledige afgeleiden met vanzelfsprekende onderstellingen)

en daarna noteert men de dk niet meer.

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 18:32
door EvilBro
\(\frac{ds(t_0)}{dt} = \lim_{t \to t_0} \frac{s(t)-s(t_0)}{t - t_0} = \lim_{(t_0 + \Delta t) \to t_0} \frac{s(t_0 + \Delta t)-s(t_0)}{t_0 + \Delta t - t_0} = \lim_{\Delta t \to 0} \frac{s(t_0 + \Delta t)-s(t_0)}{\Delta t}\)
De linker term is hier een notatie en geen echte breuk zoals al eerder gezegd. Waarschijnlijk vindt deze notatie zijn oorsprong in:
\(s(t_0 + \Delta t)-s(t_0) = \Delta s\)
dus als \(\Delta t\) dan maar klein genoeg is dan geldt meestal wel:
\(\frac{ds(t_0)}{dt} \approx \frac{\Delta s}{\Delta t}\)


Omdat het geen echte breuk is, is het dus ook onzin om te vermenigvuldigen met dt. Wat je in werkelijkheid doet is gebruik maken van de kettingregel (dit is ook al hierboven gezegd):
\(\frac{ds(t(k))}{dk} = \frac{ds(t)}{dt} \cdot \frac{dt(k)}{dk} \rightarrow \frac{ds(t)}{dt} = \frac{\frac{ds(t(k))}{dk}}{ \frac{dt(k)}{dk}}\)
De meest rechter term is wel een echte breuk, dus je kan nu het volgende doen:
\(v = \frac{ds(t)}{dt} = \frac{\frac{ds(t(k))}{dk}}{ \frac{dt(k)}{dk}} \rightarrow \frac{ds(t(k))}{dk} = v \cdot \frac{dt(k)}{dk}\)
De stap die hierna altijd volgt is beide kanten integreren.
\(\int \frac{ds(t(k))}{dk} dk = \int v \cdot \frac{dt(k)}{dk} dk\)
Wat via de kettingregel weer te schrijven is als:
\(\int ds(t(k)) = \int v \cdot dt(k)\)
Al dat gedoe met k-tjes is alleen maar veel werk en het is net zo duidelijk om die gewoon weg te laten:
\(\int ds = \int v \cdot dt\)
Hierin denk ik dat de oorsprong ligt om \(ds = v \cdot dt\) te schrijven. Het is een tussenstap die simpel is opgeschreven om werk te besparen. Of dit ook de daadwerkelijke oorsprong is, heb ik nog niet kunnen achterhalen (vandaar mijn vraag).

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 18:58
door TD
Vorig jaar, tijdens mijn cursus wiskunde, werd mij verteld dat 'ds/dt' louter symbolen waren, en dat dat helemaal geen quotient was, dus mocht je er ook niet mee rekenen als een quotient.. Waarom doet men dat hier dan wel?
Wiskundig heb je gelijk: ds/dt is geen breuk, dus je mag er in principe ook niet mee spelen alsof je een teller en een noemer hebt. Wat is het dan wel? Het is de limiet van een breuk. Het gedraagt zich *soms* ook als een breuk, althans die notatie laat dat toe. Zie daarvoor de toelichting van PeterPan ivm de kettingregel.

Zo ook met het 'scheiden' van teller en noemer: het mag in principe niet, maar in sommige gevallen blijkt dat wel te 'werken'. Vandaar dat je het wel tegenkomt, in het bijzonder in toepassingen zoals bij fysica. Bij het oplossen van differentiaalvergelijkingen door middel van 'scheiden van veranderlijken', zie je dit vaak.

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 19:21
door EvilBro
Zo ook met het 'scheiden' van teller en noemer: het mag in principe niet, maar in sommige gevallen blijkt dat wel te 'werken'.
Als de variabelen te scheiden zijn, dan mag het volgens mij. Je kan namelijk een zelfde verhaal houden als ik hierboven heb gehouden (dus met de extra variabele k) voor:
\(\frac{dy}{dx} = \frac{g(x)}{h(y)}\)
Het toestaan van deze 'truuk' is dan volgens mij niks anders dan een hoop onzinnig uitschrijfwerk te vereenvoudigen.

Re: Rare manier van integreren

Geplaatst: di 02 okt 2007, 19:24
door TD
De gemiddelde student doet dat niet met jouw verhaal in het achterhoofd, maar vanuit de gedachte dat

dy/dx = f(x)g(y) <=> dy/g(y) = f(x)dx

geldt omdat dy/dx een "breuk" is. Dat is natuurlijk fout, wat niet wil zeggen dat het niet werkt.