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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:1

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 12− 3x− 4 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y + 52 x

2 y2 = C

B 4x2 + 2x y = C

C4 (− 1

2+12 x

2 y)√y = C

D y = C(1+x)4

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = Cx + sen(x)

x

B y = C + sen(x)

C y = C + 1x

D y = C+cos(x)+x sen(x)x

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =3x+ y

x

Respuesta:

5. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 11 anos solamente permanecıa el 65 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 8.46154anos.

B tmedia = 8.84972anos.

C tmedia = 17.6994anos.

D tmedia = 35.3989anos.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 1 2

6. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 73oF, al exterior en donde la temperatura

es 10oF. Despues de 6 segundos, el termometro marca 46oF. Cuanto marca el termometro 29 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

8. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

64 y − 16 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−81 y + y′′ = 7 e6 x + 9x+ 9x e9 x

A y = B e6 x + Cx+ C1 e−9 x + (Ax+ C2) e9 x

B y = D +B e6 x + Cx+ C1 e−9 x + (Ax+ C2) e9 x

C y = B e6 x + Cx+ C1 e−9 x + (Ax+ xC2) e9 x

D y = C e6 x + E + Dx+ C1 e−9 x + (Ax+B x2 + C2) e9 x

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (6x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−12 tan(6x) y′ + y′′ = sec(6x)

A yp = −6 cos(6x) + 6 sen(6x) tan(6x)

B yp = −36 cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

C yp = 36 cos(6x) + 36 sen(6x) tan(6x)

D yp = cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

E yp = 136 cos(6x) + 1

36 sen(6x) tan(6x)

12. Dado que y1 = e−3x y y2 = xe−3x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

9 y + 6 y′ + y′′ =1

xe−3 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 1 3

A y = x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − ln(x)

B y = −x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + ln(x)

C y = x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − x ln(x) e−3 x

D y = −x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + x ln(x) e−3 x

13. En un circuito serie RC con C = 1100F , R = 100Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 500 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 225 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 7 sen2(4 t)

A F (s) = 114 ( 1

s −s

64+s2 )

B F (s) = 72 ( 1

s −s

64+s2 )

C F (s) = 7(

1s −

s16+s2

)D F (s) = 7

(1s −

s64+s2

)E F (s) = 7

2 ( 1s + s

16+s2 )

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(6 t) e−6 t

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 1 4

A F (s) = −6+s72−12 s+s2

B F (s) = 672−12 s+s2

C F (s) = 6+s72+12 s+s2

D F (s) = 672+12 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−3 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

12t sen(6 t)

A F (s) = 1(−36+s2)2

B F (s) = s(−36+s2)2

C F (s) = 1(36+s2)2

D F (s) = s(36+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−14 y + 5 y′ + y′′ = t5 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

32 y + 12 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e2 s+e4 s

s (4+s) (8+s)

B Y (s) = e2 s + 1s (4+s) (8+s) e

4 s

C Y (s) = e−2 s + 1s (4+s) (8+s) e

−4 s

D Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (4+s) (8+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

16 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4

A x−4

B x4 ln(x)

C ln(x)x4

D − ln(x)x4

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 1 5

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)3

(y′′)6

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 5 y

y′ = −5x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 110 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

7 si 0 ≤ t < 2

−7 si 2 ≤ t < 4

A7 (1+e−4 s−e−2 s)−1+e−4 s

B7 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−4 s) s

C14 (1−2 e−2 s)(1−e−4 s) s

D7 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

2 0 < x < 3

−2 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a3, a6, a7 y a10.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 1 6

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b5, b6, b7 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A7, A8 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ4, θ5 y θ6.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:2

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 4, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −2 + x

A y2 = ln(1− 4x+ x2)

B y2 = ln(−4x+ x2)

C y2 = ln(C(−4x+ x2

))

D y2 = ln(C− 4x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− 3x2 y

)dy = −2x y2 dx

A y = C (2− 3x)23

B2 (− 1

4+12 x

2 y)y4 = C

C 2 y − 12 x

2 y2 = C

D y = Cx23 − 3x

3. (17x+

y19

e8 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C y17 − 164

y17

e8 y − 18y18

e8 y

B x = C y17 + 164

y17

e8 y − 18y18

e8 y

C x = C− 164

y17

e8 y − 18y18

e8 y

D x = Cy17 −

18y16

e8 y + 164

y17

e8 y

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =6x+ y

x

Respuesta:

5. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2800 millones.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 2 2

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 3 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 8 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 5.629

B 22.516

C 45.032

D 11.258

7. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 4 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 49 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

8. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 17 anos solamente permanecıa el 95 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 459.456anos.

B tmedia = 229.728anos.

C tmedia = 8.94737anos.

D tmedia = 114.864anos.

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−36 y + y′′ = 4 e7 x + 6x+ 6x e6 x

A y = D +B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ C2) e6 x

B y = B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ xC2) e6 x

C y = C e7 x + E + Dx+ C1 e−6 x + (Ax+B x2 + C2) e6 x

D y = B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ C2) e6 x

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 8 + 6 ex + 2x

Respuesta:

11. Sabiendo que y1 = x6 y y2 = x9son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

54 y − 14x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 13 x

3(16 x−3 − 1

3 x3)

B yp = 13 (−x6 ln(x4) + x9 ln(x7))

C yp = 14 x

5

D yp = 118 x

3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 2 3

12. Sabiendo que y1 = cos( 56 x) y y2 = sen( 5

6 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

25 y + 36 y′′ = 6 csc(5

6x)

A yp = 15 x cos( 5

6 x)− 625 ln(sen( 5

6 x)) sen( 56 x)

B yp = 625 cos( 5

6 x) ln(sen( 56 x))− 1

5 x sen( 56 x)

C yp = − 15 x cos( 5

6 x) + 625 ln(sen( 5

6 x)) sen( 56 x)

D yp = − 365 x cos( 5

6 x) + 21625 ln(sen( 5

6 x)) sen( 56 x)

13. En un circuito serie RC con C = 31000F , R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 600 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 120 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(2 t) cos(6 t)

A F (s) = s2

(4+s2) (36+s2)

B F (s) = s(

14+s2 + 1

36+s2

)C F (s) = s

(1

16+s2 + 164+s2

)D F (s) = 1

2 s(

116+s2 + 1

64+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 2 4

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t2 e5 t

A F (s) = 2(5+s)2

B F (s) = 2(−5+s)2

C F (s) = 2(5+s)3

D F (s) = 2(−5+s)3

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

68 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

128t cos(8 t) +

1

1024sen(8 t)

A F (s) = s(−64+s2)2

B F (s) = 1(−64+s2)2

C F (s) = s(64+s2)2

D F (s) = 1(64+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−16 y + 6 y′ + y′′ = t4 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

56 y + 15 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−4 s + 1s (7+s) (8+s) e

−8 s

B Y (s) = e4 s+e8 s

s (7+s) (8+s)

C Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (7+s) (8+s)

D Y (s) = e4 s + 1s (7+s) (8+s) e

8 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−5 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x5

B x−6

C x−5

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 2 5

D x6

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

y′ (y′′)2

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ y

y′ = −x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 14 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 240 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 18.

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 9

−2 si 9 ≤ t < 18

A−2 (−1+e−9 s)

(1+e−9 s) s

B2 (− e−9 s+e9 s)

(1−e−18 s) s

C2 (−1+e−9 s)

1−e−18 s

D 2s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 2 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

2 0 < x < 2

−2 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a4, a6, a7 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b5, b6 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A4, A5 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ6, θ7, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:3

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 15− 3x− 5 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −6x y2 dx

A y + 72 x

2 y2 = C

B y = C(1+x)6

C 6x2 + 2x y = C

D6 (− 1

4+12 x

2 y)y

23

= C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−11 y + x y′ = x13 cos(3x)

A y = C + 19 x

11 cos(3x) + 13 x

12 sen(3x)

B y = Cx11 + 19 x

11 cos(3x) + 13 x

12 sen(3x)

C y = C− 19 x

11 cos(3x) + 13 x

12 sen(3x)

D y = Cx11 − 19 x

11 cos(3x) + 13 x

12 sen(3x)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =2x+ y

x

Respuesta:

5. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 11 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 113 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 3 2

6. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

7. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 72oF, al exterior en donde la temperatura

es 20oF. Despues de 13 segundos, el termometro marca 40oF. Cuanto marca el termometro 26 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

8. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 68 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 3 + x+ C1 e4 x + C2 e

−x

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y − 8 y′ + y′′ = ex

A y = − 19 e

x + (C1 + xC2) e4 x

B y = 19 e

x + (C1 + xC2) e4 x

C y = − 13 e

x + (C1 + xC2) e4 x

D y = 13 e

x + (C1 + xC2) e4 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

B yp = − 12 x−

12 tan(2x)

C yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

D yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

E yp = x+ tan(2x)

F yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 3 3

12. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

A y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

B y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

C y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

D y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

13. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 600 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3200 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 8 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 600Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 4

−3 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(5 t) cos(7 t)

A F (s) = s(

14+s2 + 1

144+s2

)B F (s) = s

(1

25+s2 + 149+s2

)C F (s) = 1

2 s(

14+s2 + 1

144+s2

)D F (s) = s2

(25+s2) (49+s2)

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A 6s −

6s e−2 s

B − 6s + 6

s e−2 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 3 4

C −6 + 6 e−2 s

D 6 s− 6 s e−2 s

E 6− 6 e−2 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(8 t) e−5 t

A F (s) = 889+10 s+s2

B F (s) = 5+s89+10 s+s2

C F (s) = 889−10 s+s2

D F (s) = −5+s89−10 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

65 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

12t2 sen(6 t)

A F (s) = −36+s2(36+s2)3

B F (s) = −36+3 s2

(6+s2)3

C F (s) = −36+3 s2

(36+s2)3

D F (s) = 36+3 s2

(36+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−35 y − 2 y′ + y′′ = t5 e7 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

56 y + 15 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e−5 s + 1s (7+s) (8+s) e

−10 s

B Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (7+s) (8+s)

C Y (s) = e5 s + 1s (7+s) (8+s) e

10 s

D Y (s) = e5 s+e10 s

s (7+s) (8+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

9 y + 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 3 5

A ln(x)x3

B x3 ln(x)

C x3

D −x3 ln(x)

25. Calcule el valor en x = 15 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 5 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 4 y

y′ = −4x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

8 si 0 ≤ t < 6

−8 si 6 ≤ t < 12

A8 (−1+e−6 s)

1−e−12 s

B−8 (−1+e−6 s)

(1+e−6 s) s

C 8s

D8 (− e−6 s+e6 s)

(1−e−12 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 3 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

4 0 < x < 1

−4 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a6, a8 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b7, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A6, A8 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ6, θ7, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:4

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 2, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −1 + x

A y2 = ln(C− 2x+ x2)

B y2 = ln(C(−2x+ x2

))

C y2 = ln(−2x+ x2)

D y2 = ln(1− 2x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− x2 y

)dy = −2x y2 dx

A 3 y + 12 x

2 y2 = C

B2 (− 3

4+12 x

2 y)y2 = C

C y = 23 x+ Cx2

D y = C (3− x)2

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−10 y + x y′ = x12 cos(4x)

A y = Cx10 + 116 x

10 cos(4x) + 14 x

11 sen(4x)

B y = C− 116 x

10 cos(4x) + 14 x

11 sen(4x)

C y = Cx10 − 116 x

10 cos(4x) + 14 x

11 sen(4x)

D y = C + 116 x

10 cos(4x) + 14 x

11 sen(4x)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =4x+ y

x

Respuesta:

5. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 64 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 4 2

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 3 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 38 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

8. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en

dicho instante. Si su poblacion inicial de 1100 aumenta 13 % en 6 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la

poblacion dentro de 36 anos?

A 2290.15

B 7458.

C 14477.3

D 14916.

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−64 y + y′′ = 3 e9 x + 7x+ 5x e8 x

A y = D +B e9 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

B y = C e9 x + E + Dx+ C1 e−8 x + (Ax+B x2 + C2) e8 x

C y = B e9 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ xC2) e8 x

D y = B e9 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

A y = 136 e

x + (C1 + xC2) e7 x

B y = − 16 e

x + (C1 + xC2) e7 x

C y = 16 e

x + (C1 + xC2) e7 x

D y = − 136 e

x + (C1 + xC2) e7 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = x+ tan(2x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 4 3

B yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

C yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

D yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

E yp = − 12 x−

12 tan(2x)

F yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(5 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 10x2

)y′ + x y′′ = e5 x

2

x3

A yp = 1100 e

5 x2 − 120 e

5 x2

x2

B yp = − 1100 e

5 x2

+ 120 e

5 x2

x2

C yp = − 254 e

5 x2

+ 54 e

5 x2

x2

D yp = − 125 e

5 x2

+ 15 e

5 x2

x2

E yp = 120 e

5 x2 − 14 e

5 x2

x2

13. Un cuerpo con peso de 4 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 300 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 120 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 31000F , R = 500Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 3

−3 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(3 t) sen(8 t)

A F (s) = 12 s(

125+s2 −

1121+s2

)B F (s) = s2

(9+s2) (64+s2)

C F (s) = s(

19+s2 + 1

64+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 4 4

D F (s) = s(

125+s2 −

1121+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A − 2s + 2

s e−4 s

B 2 s− 2 s e−4 s

C −2 + 2 e−4 s

D 2− 2 e−4 s

E 2s −

2s e−4 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(4 t)

A F (s) = 8 s(−16+s2)2

B F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

C F (s) = 8 s(16+s2)2

D F (s) = (16 + s2)−1

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

14t2 sen(7 t)

A F (s) = 49+3 s2

(49+s2)3

B F (s) = −49+3 s2

(49+s2)3

C F (s) = −49+s2(49+s2)3

D F (s) = −49+3 s2

(7+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−48 y − 2 y′ + y′′ = t5 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

15 y + 8 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 4 5

A Y (s) = e2 s+e4 s

s (3+s) (5+s)

B Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (3+s) (5+s)

C Y (s) = e−2 s + 1s (3+s) (5+s) e

−4 s

D Y (s) = e2 s + 1s (3+s) (5+s) e

4 s

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

61 y − 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x5sen(6 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)5

(y′′)6

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 5x

2x′ − y′ = 2

con condiciones iniciales x(0) = 2 y y(0) = 3. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 15 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 240 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 4 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 8

−9 si 8 ≤ t < 16

A 9s

B9 (− e−8 s+e8 s)

(1−e−16 s) s

C−9 (−1+e−8 s)

(1+e−8 s) s

D9 (−1+e−8 s)

1−e−16 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

3 0 < x < 3

−3 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a4, a5, a8 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b4, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A6, A8 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ6, θ7, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:5

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 7√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −3x y2 dx

A 3x2 + 2x y = C

B y = C(1+x)3

C y + 2x2 y2 = C

D3 (−1+ 1

2 x2 y)

y13

= C

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C + 1x

B y = Cx + sen(x)

x

C y = C+cos(x)+x sen(x)x

D y = C + sen(x)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 4 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 4 e2 x

B y = 4 ex + C e2 x

C y = C ex + e2 x

D y = C e−2 x + 4 e−x

E y = C + 4 ex

F y = C ex + 4 e2 x

5. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en

dicho instante. Si su poblacion inicial de 1400 aumenta 14 % en 8 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la

poblacion dentro de 32 anos?

A 12768.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 5 2

B 6384.

C 12392.5

D 2364.54

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.5 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 64oF, al exterior en donde la temperatura

es 10oF. Despues de 12 segundos, el termometro marca 49oF. Cuanto marca el termometro 31 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

8. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 15 anos solamente permanecıa el 90 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 8.33333anos.

B tmedia = 49.3411anos.

C tmedia = 98.6822anos.

D tmedia = 197.364anos.

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 7 cos(8x) + 3 sen(8x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (−7 cos(8x)− 3 sen(8x))

B y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (7 cos(8x) + 3 sen(8x))

C y = C1 cos(4x) + 148 (−7 cos(4x)− 3 sen(4x)) + C2 sen(4x)

D y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (−7 cos(8x) + 3 sen(8x))

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 4 + 9 ex + 9x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (6x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 (csc(6x) sec(6x) + tan(6x)) y′ + y′′ = tan(6x)

A yp = − 16 x+ 1

6 tan(6x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 5 3

B yp = x+ tan(6x)

C yp = 16 x+ 1

36 tan(6x)

D yp = − 16 x+ 1

36 tan(6x)

E yp = − 16 x−

16 tan(6x)

F yp = 16 x+ 1

6 tan(6x)

12. Sabiendo que y1 = x8 y y2 = x6son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

48 y − 13x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 13 x

5

B yp = 115 x

3

C yp = − 12 x

3(− 1

5 x−2 + 1

3 x2)

D yp = 12 (−x6 ln(x4) + x8 ln(x6))

13. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 100 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 720 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 10 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 2 sen2(8 t)

A F (s) = 2(

1s −

s64+s2

)B F (s) = 1

s −s

256+s2

C F (s) = 2(

1s −

s256+s2

)D F (s) = 1

4 ( 1s −

s256+s2 )

E F (s) = 1s + s

64+s2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 5 4

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(9 t) e−5 t

A F (s) = −5+s106−10 s+s2

B F (s) = 9106+10 s+s2

C F (s) = 9106−10 s+s2

D F (s) = 5+s106+10 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

8 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(2 t)

A F (s) = −12 s+s3(4+s2)3

B F (s) = 6 s+s3

(4+s2)3

C F (s) = 12 s+s3

(4+s2)3

D F (s) = −6 s+s3(4+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−32 y − 4 y′ + y′′ = t2 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

24 y + 10 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e3 s + 1s (4+s) (6+s) e

6 s

B Y (s) = e−3 s + 1s (4+s) (6+s) e

−6 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 5 5

C Y (s) = e3 s+e6 s

s (4+s) (6+s)

D Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (4+s) (6+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

6 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−6

B x5

C x−5

D x6

25. Calcule el valor en x = 12 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 2 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 6 y

y′ = −6x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 3 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 110 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 3 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 5 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 1

−1 si 1 ≤ t < 2

A 1+e−2 s−e−s

−1+e−2 s

B 1+e−2 s−2 e−s

(1−e−s) s

C 1+e−2 s−2 e−s

(1−e−2 s) s

D2 (1−2 e−s)(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

2 0 < x < 3

−2 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a4, a6, a7 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b5, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A6, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ5, θ6 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:6

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 6, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −3 + x

A y2 = ln(−6x+ x2)

B y2 = ln(1− 6x+ x2)

C y2 = ln(C− 6x+ x2)

D y2 = ln(C(−6x+ x2

))

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 4x2 y

)dy = −x y2 dx

A y = C (3− 4x)14

B y = Cx14 − 4

9 x

C− 1

3+12 x

2 y

y9 = C

D 3 y − 32 x

2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

x y +(64 + x2

)y′ = 2x

(64 + x2

)A y = C (64 + x2)

12 + 2

3 (64 + x2)2

B y = C (64 + x2)12 − 2

3 (64 + x2)2

C y = C

(64+x2)12

+ 23 (64 + x2)

D y = − 23 (64 + x2)

−1+ C (64 + x2)

12

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =5x+ y

x

Respuesta:

5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 296oF, 9 minutos despues su temperatura es de 202oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 72oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 93oF?

A 39.1539

B 19.4362

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 6 2

C 5.62928

D 38.8723

6. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

7. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 9 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 32 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos

y si inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y + y′′ = 2 cos(2x) + 2 sen(2x)

A y = C1 cos(5x) + 121 (2 cos(2x)− 2 sen(2x)) + C2 sen(5x)

B y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 121 (2 cos(5x) + 2 sen(5x))

C y = C1 cos(5x) + 121 (2 cos(2x) + 2 sen(2x)) + C2 sen(5x)

D y = C1 cos(5x) + 121 (−2 cos(2x)− 2 sen(2x)) + C2 sen(5x)

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 2 + x+ C1 e5 x + C2 e

−x

Respuesta:

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (6x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−12 tan(6x) y′ + y′′ = sec(6x)

A yp = 36 cos(6x) + 36 sen(6x) tan(6x)

B yp = 136 cos(6x) + 1

36 sen(6x) tan(6x)

C yp = −6 cos(6x) + 6 sen(6x) tan(6x)

D yp = cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 6 3

E yp = −36 cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

12. Sabiendo que y1 = cos(x) y y2 = sen(x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene

una solucion particular a la ecuacion diferencial

16 y + 16 y′′ = 7 csc(x)

A yp = 716 x cos(x)− 7

16 ln(sen(x)) sen(x)

B yp = 716 cos(x) ln(sen(x))− 7

16 x sen(x)

C yp = − 716 x cos(x) + 7

16 ln(sen(x)) sen(x)

D yp = −7x cos(x) + 7 ln(sen(x)) sen(x)

13. Un cuerpo con peso de 7 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 300 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 775 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 600Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 8 sen2(6 t)

A F (s) = 116 ( 1

s −s

144+s2 )

B F (s) = 8(

1s −

s36+s2

)C F (s) = 4

(1s + s

36+s2

)D F (s) = 4

(1s −

s144+s2

)E F (s) = 8

(1s −

s144+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A 3− 3 e−4 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 6 4

B −3 + 3 e−4 s

C 3s −

3s e−4 s

D − 3s + 3

s e−4 s

E 3 s− 3 s e−4 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t2 e4 t

A F (s) = 2(4+s)2

B F (s) = 2(4+s)3

C F (s) = 2(−4+s)2

D F (s) = 2(−4+s)3

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

82 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(9 t)− sen(9 t)) e−t

B f(t) = cos(9 t)− 19 sen(9 t)

C f(t) = (cos(9 t)− 19 sen(9 t)) e−t

D f(t) = cos(9 t)− sen(9 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

50t cos(5 t) +

1

250sen(5 t)

A F (s) = s(−25+s2)2

B F (s) = s(25+s2)2

C F (s) = 1(−25+s2)2

D F (s) = 1(25+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 5 con ecuacion:

10 y − 7 y′ + y′′ = 5 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 :

64 y + y′′ = sen(6 t)U2π(t)

A y(t) = 6 cos(8 t) + 128 sen(6 t)U2π(t) + 3

112 sen(8 t)U2π(t)

B y(t) = 6 cos(8 t) + 128 sen(6 t)U2π(t)− 3

112 sen(8 t)U2π(t)

C y(t) = 6 cos(8 t)− 128 sen(6 t)U2π(t) + 3

112 sen(8 t)U2π(t)

D y(t) = 6 sen(8 t) + 128 cos(6 t)U2π(t) + 3

112 cos(8 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 6 5

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

36 y + 13x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−6

A x6 ln(x)

B ln(x)x6

C x6

D −x6 ln(x)

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 3 reduciendola en orden

−3 y′ y′′ = −54 y

A y = (1 + 3x)3

B y = (1− 5x)− 3

5

C y = (1− x)− 4

5

D y = (1 + x)3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 4 y

y′ = −4x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 65 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 3 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 25 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 3 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 6 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 6

−6 si 6 ≤ t < 12

A6 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−12 s) s

B6 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−6 s) s

C12 (1−2 e−6 s)(1−e−12 s) s

D6 (1+e−12 s−e−6 s)−1+e−12 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

2 0 < x < 3

−2 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a5, a7, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b6, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A4, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ4, θ6 y θ7.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:7

1. Resuelva la ED:dy

dx= 25− 5x− 5 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(5) = 6. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(6),

es decir, la funcion evaluada en x = 6.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 2x y2 dx

A−2 ( 1

4+12 x

2 y)y2 = C

B y = C (1 + x)2

C y − 12 x

2 y2 = C

D −2x2 + 2x y = C

3. (12x+ e9 y y14

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C− 181 e

9 y y12 + 19 e

9 y y13

B x = Cy12 + 1

9 e9 y y11 + 1

81 e9 y y12

C x = C y12 + 181 e

9 y y12 + 19 e

9 y y13

D x = C y12 − 181 e

9 y y12 + 19 e

9 y y13

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =6x+ y

x

Respuesta:

5. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 11 anos solamente permanecıa el 65 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 17.6994anos.

B tmedia = 8.84972anos.

C tmedia = 8.46154anos.

D tmedia = 35.3989anos.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 7 2

6. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 4 hrs el numero de bacterias estimado es 74N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se quintuplique.

A 21.3333

B 5.75194

C 11.5039

D 11.4286

7. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 308oF, 5 minutos despues su temperatura es de 192oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 72oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 92oF?

A 3.12871

B 9.31034

C 18.246

D 18.6207

8. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5450 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.382027

B 0.50937

C 0.729911

D 0.486607

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−36 y + y′′ = 3 e7 x + 7x+ 6x e6 x

A y = B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ C2) e6 x

B y = D +B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ C2) e6 x

C y = B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ xC2) e6 x

D y = C e7 x + E + Dx+ C1 e−6 x + (Ax+B x2 + C2) e6 x

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 2 + 3 ex + 8x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(5 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 10x2

)y′ + x y′′ = e5 x

2

x3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 7 3

A yp = − 125 e

5 x2

+ 15 e

5 x2

x2

B yp = 120 e

5 x2 − 14 e

5 x2

x2

C yp = 1100 e

5 x2 − 120 e

5 x2

x2

D yp = − 254 e

5 x2

+ 54 e

5 x2

x2

E yp = − 1100 e

5 x2

+ 120 e

5 x2

x2

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (6x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−12 tan(6x) y′ + y′′ = sec(6x)

A yp = −6 cos(6x) + 6 sen(6x) tan(6x)

B yp = −36 cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

C yp = 36 cos(6x) + 36 sen(6x) tan(6x)

D yp = 136 cos(6x) + 1

36 sen(6x) tan(6x)

E yp = cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

13. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 100 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 110 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1240F , R = 600Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 8 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(2 t) cos(5 t)

A F (s) = 12 s(

19+s2 + 1

49+s2

)B F (s) = s

(1

9+s2 + 149+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 + 125+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 7 4

D F (s) = s2

(4+s2) (25+s2)

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 2

0 si t > 2

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t5 e2 t

A F (s) = 120(−2+s)5

B F (s) = 120(2+s)6

C F (s) = 120(−2+s)6

D F (s) = 120(2+s)5

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−21 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

4t2 sen(2 t)

A F (s) = −4+3 s2

(2+s2)3

B F (s) = −4+3 s2

(4+s2)3

C F (s) = 4+3 s2

(4+s2)3

D F (s) = −4+s2(4+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−14 y + 5 y′ + y′′ = t2 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

48 y + 14 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e5 s+e10 s

s (6+s) (8+s)

B Y (s) = e−5 s + 1s (6+s) (8+s) e

−10 s

C Y (s) = e5 s + 1s (6+s) (8+s) e

10 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 7 5

D Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (6+s) (8+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

6 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x6

B x5

C x−5

D x−6

25. Calcule el valor en x = 14 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 4 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ y

y′ = −x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 240 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

5 si 0 ≤ t < 6

−5 si 6 ≤ t < 12

A10 (1−2 e−6 s)(1−e−12 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 7 6

B5 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−12 s) s

C5 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−6 s) s

D5 (1+e−12 s−e−6 s)−1+e−12 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

4 0 < x < 2

−4 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a7 y a8.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b4, b5, b8, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A3, A5 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ4, θ6, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:8

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 6√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 2x2 y

)dy = −x y2 dx

A− 3

5+12 x

2 y

y5 = C

B y = C (3− 2x)12

C 3 y − 12 x

2 y2 = C

D y = C√x− 2

3 x

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(x−13 x

3)

B y = C e(x−13 x

3) − e(−2 x+ 23 x

3)

C y = 1 + C e(x−13 x

3)

D y = C e(x−13 x

3) + e(−2 x+23 x

3)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−2x+ 3 y

x

A u = 1 + Cx3

B y = −1 + Cx3

C y = −x(1 + Cx2

)D y = x

(1 + Cx2

)E y = x

(C + x2

)F y = −x

(1 + Cx3

)5. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 12 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 43 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 8 2

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.6 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 71oF, al exterior en donde la temperatura

es 11oF. Despues de 8 segundos, el termometro marca 44oF. Cuanto marca el termometro 28 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos

y si inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y + y′′ = 8 cos(7x) + 4 sen(7x)

A y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 124 (−8 cos(7x)− 4 sen(7x))

B y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 124 (−8 cos(7x) + 4 sen(7x))

C y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 124 (8 cos(7x) + 4 sen(7x))

D y = C1 cos(5x) + 124 (−8 cos(5x)− 4 sen(5x)) + C2 sen(5x)

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 2 + 2 ex + 3x

Respuesta:

11. Sabiendo que y1 = x9 y y2 = x7son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

63 y − 15x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = − 12 x

3(− 1

6 x−2 + 1

4 x2)

B yp = 12 (−x7 ln(x5) + x9 ln(x7))

C yp = 18 x

5

D yp = 124 x

3

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (6x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 (csc(6x) sec(6x) + tan(6x)) y′ + y′′ = tan(6x)

A yp = 16 x+ 1

6 tan(6x)

B yp = x+ tan(6x)

C yp = − 16 x+ 1

6 tan(6x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 8 3

D yp = 16 x+ 1

36 tan(6x)

E yp = − 16 x−

16 tan(6x)

F yp = − 16 x+ 1

36 tan(6x)

13. En un circuito serie RL con L = 350 H, R = 400 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 21200 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 4 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 3500F , R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(4 t) cos(6 t)

A F (s) = s2

(16+s2) (36+s2)

B F (s) = 12 s(

14+s2 + 1

100+s2

)C F (s) = s

(1

16+s2 + 136+s2

)D F (s) = s

(1

4+s2 + 1100+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(2 t) e−4 t

A F (s) = −4+s20−8 s+s2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 8 4

B F (s) = 220−8 s+s2

C F (s) = 220+8 s+s2

D F (s) = 4+s20+8 s+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

53 + 4 s+ s2

A f(t) = cos(7 t)− 27 sen(7 t)

B f(t) = (cos(7 t)− 27 sen(7 t)) e−2 t

C f(t) = (cos(7 t)− 2 sen(7 t)) e−2 t

D f(t) = cos(7 t)− 2 sen(7 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

98t cos(7 t) +

1

686sen(7 t)

A F (s) = 1(49+s2)2

B F (s) = s(−49+s2)2

C F (s) = s(49+s2)2

D F (s) = 1(−49+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−32 y − 4 y′ + y′′ = t4 e8 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(3 t)U2π(t)

A y(t) = 3 cos(4 t)− 17 sen(3 t)U2π(t) + 3

28 sen(4 t)U2π(t)

B y(t) = 3 cos(4 t) + 17 sen(3 t)U2π(t) + 3

28 sen(4 t)U2π(t)

C y(t) = 3 sen(4 t) + 17 cos(3 t)U2π(t) + 3

28 cos(4 t)U2π(t)

D y(t) = 3 cos(4 t) + 17 sen(3 t)U2π(t)− 3

28 sen(4 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

2 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A 1x

B x2

C x

D x−2

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 12 reduciendola en orden

192 y′ y′′ = 16 y

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 8 5

A y = (1− 56 x)

− 35

B y = (1− 16 x)

− 45

C y = (1 + 16 x)

3

D y = (1 + 12 x)

3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 3x

2x′ − y′ = 1

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 1. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 710 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 720 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 720 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 8.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 4

−3 si 4 ≤ t < 8

A3 (1+e−8 s−2 e−4 s)

(1−e−4 s) s

B3 (1+e−8 s−e−4 s)−1+e−8 s

C3 (1+e−8 s−2 e−4 s)

(1−e−8 s) s

D6 (1−2 e−4 s)(1−e−8 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 8 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a5 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b3, b6 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A5, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ5, θ6, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:9

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 10, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −5 + x

A y2 = ln(1− 10x+ x2)

B y2 = ln(C(−10x+ x2

))

C y2 = ln(−10x+ x2)

D y2 = ln(C− 10x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− x2 y

)dy = −3x y2 dx

A3 (− 3

5+12 x

2 y)y

53

= C

B 3 y + x2 y2 = C

C y = 12 x+ Cx3

D y = C (3− x)3

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

2(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e2 (−x+ 13 x

3)

B y = − 12 e

(4 x− 43 x

3) + C e(−2 x+23 x

3)

C y = −e(4 x− 43 x

3) + C e(−2 x+23 x

3)

D y = − 12 + C e(−2 x+

23 x

3)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =9x+ y

x

Respuesta:

5. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 61 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 9 2

6. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 4 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 120.498

B 60.249

C 15.0622

D 30.1245

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

64 y + y′′ = 5 cos(7x) + 8 sen(7x)

A y = C1 cos(8x) + 115 (5 cos(7x)− 8 sen(7x)) + C2 sen(8x)

B y = C1 cos(8x) + 115 (−5 cos(7x)− 8 sen(7x)) + C2 sen(8x)

C y = C1 cos(8x) + C2 sen(8x) + 115 (5 cos(8x) + 8 sen(8x))

D y = C1 cos(8x) + 115 (5 cos(7x) + 8 sen(7x)) + C2 sen(8x)

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−27 y − 6 y′ + y′′ = −4 e6 x + 8x e3 x

A y = B e6 x +Axe3 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

B y = Ae3 x +B e6 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

C y = B e6 x + (Ax+ C1) e3 x + C2 e9 x

D y = C e6 x + (B +Ax) e3 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

B yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 9 3

C yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

D yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

E yp = x+ tan(3x)

F yp = − 13 x−

13 tan(3x)

12. Sabiendo que y1 = x7 y y2 = x8son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

56 y − 14x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 16 x

5

B yp = −x7 ln(x5) + x8 ln(x6)

C yp =(15

1x −

14 x)x3

D yp = 120 x

3

13. En un circuito serie RL con L = 350 H, R = 100 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 350 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 400Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(6 t) cos(8 t)

A F (s) = s(

14+s2 + 1

196+s2

)B F (s) = 1

2 s(

14+s2 + 1

196+s2

)C F (s) = s2

(36+s2) (64+s2)

D F (s) = s(

136+s2 + 1

64+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 5

0 si 5 ≤ t

A 4s −

4s e−5 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 9 4

B 4 s− 4 s e−5 s

C −4 + 4 e−5 s

D 4− 4 e−5 s

E − 4s + 4

s e−5 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(7 t) e−9 t

A F (s) = −9+s130−18 s+s2

B F (s) = 7130+18 s+s2

C F (s) = 7130−18 s+s2

D F (s) = 9+s130+18 s+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(2 t)− sen(2 t)) e−t

B f(t) = (cos(2 t)− 12 sen(2 t)) e−t

C f(t) = cos(2 t)− 12 sen(2 t)

D f(t) = cos(2 t)− sen(2 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(3 t)

A F (s) = −27 s+s3(9+s2)3

B F (s) = 27 s+s3

(9+s2)3

C F (s) = −9 s+s3(9+s2)3

D F (s) = 9 s+s3

(9+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

32 y − 12 y′ + y′′ = 4 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

14 y + 9 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e−2 s + 1s (2+s) (7+s) e

−4 s

B Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (2+s) (7+s)

C Y (s) = e2 s+e4 s

s (2+s) (7+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 9 5

D Y (s) = e2 s + 1s (2+s) (7+s) e

4 s

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

25 y − 5x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x3sen(4 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y2 (y′)3

(y′′)5

= 1

A z135 = 13

3 y35 + C1

B 513 z

135 = C1 + ln(y

25 )

C z135 = 5

13 ( 53 y

35 + C1)

D 58 z

85 = x

y25

+ C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 5 y

y′ = −5x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 240 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 6

−3 si 6 ≤ t < 12

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 9 6

A 3s

B−3 (−1+e−6 s)

(1+e−6 s) s

C3 (− e−6 s+e6 s)

(1−e−12 s) s

D3 (−1+e−6 s)

1−e−12 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

1 0 < x < 3

−1 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a6, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b4, b5 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A5, A8 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ5, θ6 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:10

1. Resuelva la ED:dy

dx= 36− 6x− 6 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(6) = 7. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(7),

es decir, la funcion evaluada en x = 7.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −7x y2 dx

A 7x2 + 2x y = C

B y = C(1+x)7

C y + 4x2 y2 = C

D7 (− 1

5+12 x

2 y)y

57

= C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

2(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = − 12 e

(4 x− 43 x

3) + C e(−2 x+23 x

3)

B y = − 12 + C e(−2 x+

23 x

3)

C y = C e2 (−x+ 13 x

3)

D y = −e(4 x− 43 x

3) + C e(−2 x+23 x

3)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =5x+ y

x

Respuesta:

5. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 9 anos solamente permanecıa el 70 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 34.9804anos.

B tmedia = 6.42857anos.

C tmedia = 17.4902anos.

D tmedia = 8.74511anos.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 10 2

6. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 3 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

8. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 67oF, al exterior en donde la temperatura

es 13oF. Despues de 11 segundos, el termometro marca 44oF. Cuanto marca el termometro 29 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−16 y + y′′ = 7 e3 x + 4x+ 5x e4 x

A y = C e3 x + E + Dx+ C1 e−4 x + (Ax+B x2 + C2) e4 x

B y = B e3 x + Cx+ C1 e−4 x + (Ax+ xC2) e4 x

C y = B e3 x + Cx+ C1 e−4 x + (Ax+ C2) e4 x

D y = D +B e3 x + Cx+ C1 e−4 x + (Ax+ C2) e4 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y − 10 y′ + y′′ = ex

A y = 116 e

x + (C1 + xC2) e5 x

B y = − 14 e

x + (C1 + xC2) e5 x

C y = 14 e

x + (C1 + xC2) e5 x

D y = − 116 e

x + (C1 + xC2) e5 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(6 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 12x2

)y′ + x y′′ = e6 x

2

x3

A yp = − 136 e

6 x2

+ 16 e

6 x2

x2

B yp = −9 e6 x2

+ 32 e

6 x2

x2

C yp = − 1144 e

6 x2

+ 124 e

6 x2

x2

D yp = 124 e

6 x2 − 14 e

6 x2

x2

E yp = 1144 e

6 x2 − 124 e

6 x2

x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 10 3

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (2x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 tan(2x) y′ + y′′ = sec(2x)

A yp = −2 cos(2x) + 2 sen(2x) tan(2x)

B yp = −4 cos(2x)− 4 sen(2x) tan(2x)

C yp = cos(2x)− 4 sen(2x) tan(2x)

D yp = 14 cos(2x) + 1

4 sen(2x) tan(2x)

E yp = 4 cos(2x) + 4 sen(2x) tan(2x)

13. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 200 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 350 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 3500F , R = 500Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 10 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(3 t) sen(7 t)

A F (s) = s2

(9+s2) (49+s2)

B F (s) = s(

19+s2 + 1

49+s2

)C F (s) = s

(1

16+s2 −1

100+s2

)D F (s) = 1

2 s(

116+s2 −

1100+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 10 4

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(8 t) e−8 t

A F (s) = 8128+16 s+s2

B F (s) = −8+s128−16 s+s2

C F (s) = 8+s128+16 s+s2

D F (s) = 8128−16 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

10 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = 1(−64+s2)2

B F (s) = s(−64+s2)2

C F (s) = 1(64+s2)2

D F (s) = s(64+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−48 y + 2 y′ + y′′ = t4 e6 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

42 y + 13 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e−5 s + 1s (6+s) (7+s) e

−10 s

B Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (6+s) (7+s)

C Y (s) = e5 s + 1s (6+s) (7+s) e

10 s

D Y (s) = e5 s+e10 s

s (6+s) (7+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

16 y + 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−4

A x4 ln(x)

B ln(x)x4

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 10 5

C −x4 ln(x)

D x4

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y23 = 3

23 + 2

3 x

B y = 3 e13 x

C y4 = 81 + 4 x

313

D y23 = 3

23 + 2

3x

313

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ y

y′ = −x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 14 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 5

−3 si 5 ≤ t < 10

A3 (− e−5 s+e5 s)

(1−e−10 s) s

B−3 (−1+e−5 s)

(1+e−5 s) s

C3 (−1+e−5 s)

1−e−10 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 10 6

D 3s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

1 0 < x < 1

−1 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a6 y a8.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b7, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A5, A7 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ5, θ6, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:11

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 4, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −2 + x

A y2 = ln(C(−4x+ x2

))

B y2 = ln(1− 4x+ x2)

C y2 = ln(C− 4x+ x2)

D y2 = ln(−4x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 4x2 y

)dy = −2x y2 dx

A y = C√x− 4

3 x

B y = C (3− 4x)12

C 3 y − x2 y2 = C

D2 (− 3

10+12 x

2 y)y5 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−14 y + x y′ = x16 cos(6x)

A y = Cx14 − 136 x

14 cos(6x) + 16 x

15 sen(6x)

B y = Cx14 + 136 x

14 cos(6x) + 16 x

15 sen(6x)

C y = C− 136 x

14 cos(6x) + 16 x

15 sen(6x)

D y = C + 136 x

14 cos(6x) + 16 x

15 sen(6x)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =8x+ y

x

Respuesta:

5. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 3200 millones.

Respuesta:

6. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 3 hrs el numero de bacterias estimado es 127 N0. Si

la rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se triplique.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 11 2

A 8.4

B 6.11476

C 3.05738

D 5.25

7. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 65oF, al exterior en donde la temperatura

es 14oF. Despues de 13 segundos, el termometro marca 40oF. Cuanto marca el termometro 34 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

8. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 58 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−54 y − 3 y′ + y′′ = −9 e5 x + 2x e6 x

A y = B e5 x + (Ax+ C1) e6 x + C2 e9 x

B y = B e5 x +Ae6 x + C1 e−6 x + C2 e

9 x

C y = C e5 x + (B +Ax) e6 x + C1 e−6 x + C2 e

9 x

D y = B e5 x +Axe6 x + C1 e−6 x + C2 e

9 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(2 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 4x2

)y′ + x y′′ = e2 x

2

x3

A yp = − 116 e

2 x2

+ 18 e

2 x2

x2

B yp = 116 e

2 x2 − 18 e

2 x2

x2

C yp = − 14 e

2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

D yp = −e2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

E yp = 18 e

2 x2 − 14 e

2 x2

x2

12. Sabiendo que y1 = cos( 38 x) y y2 = sen( 3

8 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

9 y + 64 y′′ = 2 csc(3

8x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 11 3

A yp = 29 cos( 3

8 x) ln(sen( 38 x))− 1

12 x sen( 38 x)

B yp = − 112 x cos( 3

8 x) + 29 ln(sen( 3

8 x)) sen( 38 x)

C yp = 112 x cos( 3

8 x)− 29 ln(sen( 3

8 x)) sen( 38 x)

D yp = − 163 x cos( 3

8 x) + 1289 ln(sen( 3

8 x)) sen( 38 x)

13. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 600 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 10 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(4 t) sen(5 t)

A F (s) = s(

116+s2 + 1

25+s2

)B F (s) = s2

(16+s2) (25+s2)

C F (s) = s(

11+s2 −

181+s2

)D F (s) = 1

2 s(

11+s2 −

181+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(7 t) e−4 t

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 11 4

A F (s) = 4+s65−8 s+s2

B F (s) = 4+s65+8 s+s2

C F (s) = 765+8 s+s2

D F (s) = 765−8 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−5 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

50t cos(5 t) +

1

250sen(5 t)

A F (s) = 1(25+s2)2

B F (s) = s(−25+s2)2

C F (s) = 1(−25+s2)2

D F (s) = s(25+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6 con ecuacion:

48 y − 14 y′ + y′′ = 6 e8 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 :

25 y + y′′ = sen(8 t)U2π(t)

A y(t) = 8 sen(5 t)− 8195 cos(5 t)U2π(t)− 1

39 cos(8 t)U2π(t)

B y(t) = 8 cos(5 t)− 8195 sen(5 t)U2π(t) + 1

39 sen(8 t)U2π(t)

C y(t) = 8 cos(5 t)− 8195 sen(5 t)U2π(t)− 1

39 sen(8 t)U2π(t)

D y(t) = 8 cos(5 t) + 8195 sen(5 t)U2π(t)− 1

39 sen(8 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

29 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2sen(5 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)2

(y′′)7

= 1

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 11 5

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ y

y′ = −x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 2120 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 5 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 720 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 5 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 10 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 5

−9 si 5 ≤ t < 10

A9 (−1+e−5 s)

1−e−10 s

B−9 (−1+e−5 s)

(1+e−5 s) s

C9 (− e−5 s+e5 s)

(1−e−10 s) s

D 9s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

1 0 < x < 3

−1 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a5, a7 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b5, b7, b9 y b10.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 11 6

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A5, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ5, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:12

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6− 2x− 3 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− x2 y

)dy = −3x y2 dx

A y = C (1− x)3

B3 (− 1

5+12 x

2 y)y

53

= C

C y + x2 y2 = C

D y = 32 x+ Cx3

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−4 y + x y′ = x6 cos(8x)

A y = C− 164 x

4 cos(8x) + 18 x

5 sen(8x)

B y = C + 164 x

4 cos(8x) + 18 x

5 sen(8x)

C y = Cx4 + 164 x

4 cos(8x) + 18 x

5 sen(8x)

D y = Cx4 − 164 x

4 cos(8x) + 18 x

5 sen(8x)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−2x+ 3 y

x

A y = −x(1 + Cx3

)B y = −1 + Cx3

C y = −x(1 + Cx2

)D y = x

(C + x2

)E u = 1 + Cx3

F y = x(1 + Cx2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 12 2

5. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

6. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se quintuplica en 6 anos, cuantos anos demorara en sextuplicarse?

A 13.9765

B 6.6797

C 10.8

D 7.2

7. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 3 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 34 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

A y = 16 e

x + (C1 + xC2) e7 x

B y = − 16 e

x + (C1 + xC2) e7 x

C y = − 136 e

x + (C1 + xC2) e7 x

D y = 136 e

x + (C1 + xC2) e7 x

10. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

4 y − 4 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 12 3

A yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

B yp = x+ tan(4x)

C yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

D yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

E yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

F yp = − 14 x−

14 tan(4x)

12. Sabiendo que y1 = x9 y y2 = x8son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

72 y − 16x y′ + x2 y′′ = x5

A yp = 112 x

5

B yp = 12 x

7

C yp = −(− 1

41x + 1

3 x)x5

D yp = −x8 ln(x4) + x9 ln(x5)

13. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1250F , R = 500Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 4

−3 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 200 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 740 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 7 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(2 t) cos(3 t)

A F (s) = 12 s(

11+s2 + 1

25+s2

)B F (s) = s

(1

1+s2 + 125+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 + 19+s2

)D F (s) = s2

(4+s2) (9+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 12 4

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 6

0 si t > 6

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(8 t)

A F (s) = 64+s2

−64+s2

B F (s) = 16 s(−64+s2)2

C F (s) = (64 + s2)−1

D F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−80 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

12t2 sen(6 t)

A F (s) = −36+3 s2

(36+s2)3

B F (s) = 36+3 s2

(36+s2)3

C F (s) = −36+3 s2

(6+s2)3

D F (s) = −36+s2(36+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

28 y − 11 y′ + y′′ = 4 e7 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

20 y + 9 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (4+s) (5+s)

B Y (s) = e−5 s + 1s (4+s) (5+s) e

−10 s

C Y (s) = e5 s+e10 s

s (4+s) (5+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 12 5

D Y (s) = e5 s + 1s (4+s) (5+s) e

10 s

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

20 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(2 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 5 y y′′

A y6 = 15625 + 6 x

515

B y45 = 5

45 + 4

5x

515

C y45 = 5

45 + 4

5 x

D y = 5 e15 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 3 y

y′ = −3x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 6

−6 si 6 ≤ t < 12

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 12 6

A6 (1+e−12 s−e−6 s)−1+e−12 s

B6 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−6 s) s

C6 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−12 s) s

D12 (1−2 e−6 s)(1−e−12 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −4 < x < 0

4 0 < x < 4

−4 4 < x < 8

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a6, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b7, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A3 y A7.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ5, θ6 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:13

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 30− 6x− 5 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 3x y2 dx

A−3 ( 1

5+12 x

2 y)y

53

= C

B −3x2 + 2x y = C

C y − x2 y2 = C

D y = C (1 + x)3

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−3(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(3 x−x3) + 1

3 e(−6 x+2 x3)

B y = C e(3 x−x3) − e(−6 x+2 x3)

C y = 13 + C e(3 x−x

3)

D y = C

e3 (−x+1

3x3)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =3x+ y

x

Respuesta:

5. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.9 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 13 2

6. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 11 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 117 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

7. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 58 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 17 anos solamente permanecıa el 75 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 11.3333anos.

B tmedia = 20.4801anos.

C tmedia = 81.9203anos.

D tmedia = 40.9602anos.

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−16 y + 6 y′ + y′′ = −8 e7 x + 3x e8 x

A y = C e7 x + (B +Ax) e8 x + C1 e−8 x + C2 e

2 x

B y = B e7 x +Axe8 x + C1 e−8 x + C2 e

2 x

C y = B e7 x + (Ax+ C1) e8 x + C2 e2 x

D y = B e7 x +Ae8 x + C1 e−8 x + C2 e

2 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y + y′′ = 7 cos(3x) + 3 sen(3x)

A y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 140 (7 cos(7x) + 3 sen(7x))

B y = C1 cos(7x) + 140 (7 cos(3x)− 3 sen(3x)) + C2 sen(7x)

C y = C1 cos(7x) + 140 (−7 cos(3x)− 3 sen(3x)) + C2 sen(7x)

D y = C1 cos(7x) + 140 (7 cos(3x) + 3 sen(3x)) + C2 sen(7x)

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (3x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 tan(3x) y′ + y′′ = sec(3x)

A yp = cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

B yp = 19 cos(3x) + 1

9 sen(3x) tan(3x)

C yp = −9 cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

D yp = −3 cos(3x) + 3 sen(3x) tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 13 3

E yp = 9 cos(3x) + 9 sen(3x) tan(3x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(6 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 12x2

)y′ + x y′′ = e6 x

2

x3

A yp = − 1144 e

6 x2

+ 124 e

6 x2

x2

B yp = 1144 e

6 x2 − 124 e

6 x2

x2

C yp = − 136 e

6 x2

+ 16 e

6 x2

x2

D yp = 124 e

6 x2 − 14 e

6 x2

x2

E yp = −9 e6 x2

+ 32 e

6 x2

x2

13. Un cuerpo con peso de 7 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 600 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 225 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 31000F , R = 500Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 3

−3 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 2 sen2(7 t)

A F (s) = 1s + s

49+s2

B F (s) = 14 ( 1

s −s

196+s2 )

C F (s) = 1s −

s196+s2

D F (s) = 2(

1s −

s49+s2

)E F (s) = 2

(1s −

s196+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 13 4

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 2

0 si t > 2

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t2 e2 t

A F (s) = 2(2+s)2

B F (s) = 2(−2+s)3

C F (s) = 2(2+s)3

D F (s) = 2(−2+s)2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

68 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = s(−64+s2)2

B F (s) = 1(64+s2)2

C F (s) = s(64+s2)2

D F (s) = 1(−64+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7 con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 7 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

6 y + 5 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (2+s) (3+s)

B Y (s) = e4 s+e8 s

s (2+s) (3+s)

C Y (s) = e−4 s + 1s (2+s) (3+s) e

−8 s

D Y (s) = e4 s + 1s (2+s) (3+s) e

8 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 13 5

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

40 y − 11x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x6sen(2 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)5

(y′′)4

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 3x

2x′ − y′ = 1

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 1. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 920 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 6

−6 si 6 ≤ t < 12

A6 (− e−6 s+e6 s)

(1−e−12 s) s

B 6s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 13 6

C6 (−1+e−6 s)

1−e−12 s

D−6 (−1+e−6 s)

(1+e−6 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

4 0 < x < 2

−4 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a5 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b4, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A5 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ5, θ7, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:14

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 5 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 24− 4x− 6 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 2x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y = 43 x+ Cx2

B4 (− 3

8+12 x

2 y)y2 = C

C 3 y + x2 y2 = C

D y = C (3− 2x)2

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−8 y + x y′ = x10 cos(7x)

A y = Cx8 − 149 x

8 cos(7x) + 17 x

9 sen(7x)

B y = C + 149 x

8 cos(7x) + 17 x

9 sen(7x)

C y = Cx8 + 149 x

8 cos(7x) + 17 x

9 sen(7x)

D y = C− 149 x

8 cos(7x) + 17 x

9 sen(7x)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−4x+ 5 y

x

A y = x(C + x4

)B y = −x

(1 + Cx4

)C y = −x

(1 + Cx5

)D u = 1 + Cx5

E y = x(1 + Cx4

)F y = −1 + Cx5

5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 292oF, 9 minutos despues su temperatura es de 205oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 70oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 99oF?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 14 2

A 36.8282

B 6.17818

C 39.931

D 19.9655

6. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 3 hrs el numero de bacterias estimado es 76N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se quintuplique.

A 12.8571

B 72.

C 15.661

D 31.322

7. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos

y si inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 1 + x+ C1 e4 x + C2 e

3 x

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

A y = 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

B y = 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

C y = − 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

D y = − 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 14 3

A yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

B yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

C yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

D yp = − 13 x−

13 tan(3x)

E yp = x+ tan(3x)

F yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

12. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

A y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

B y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

C y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

D y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

13. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 500 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 4125 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1100F , R = 100Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 6 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 43 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 1 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(4 t) sen(5 t)

A F (s) = s(

11+s2 −

181+s2

)B F (s) = s2

(16+s2) (25+s2)

C F (s) = 12 s(

11+s2 −

181+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 14 4

D F (s) = s(

116+s2 + 1

25+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A 2− 2 e−4 s

B 2s −

2s e−4 s

C − 2s + 2

s e−4 s

D −2 + 2 e−4 s

E 2 s− 2 s e−4 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(4 t)

A F (s) = (16 + s2)−1

B F (s) = 8 s(−16+s2)2

C F (s) = 8 s(16+s2)2

D F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−21 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(2 t)

A F (s) = 12 s+s3

(4+s2)3

B F (s) = −12 s+s3(4+s2)3

C F (s) = 6 s+s3

(4+s2)3

D F (s) = −6 s+s3(4+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−30 y − y′ + y′′ = t4 e6 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 14 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

21 y + 10 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e−2 s + 1s (3+s) (7+s) e

−4 s

B Y (s) = e2 s+e4 s

s (3+s) (7+s)

C Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (3+s) (7+s)

D Y (s) = e2 s + 1s (3+s) (7+s) e

4 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−2 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−2

B x3

C x−3

D x2

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 43 reduciendola en orden

81 y′ y′′ = 128 y

A y = (1 + 43 x)

3

B y = (1− 209 x)

− 35

C y = (1− 49 x)

− 45

D y = (1 + 49 x)

3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 2 y

y′ = −2x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 12 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 14 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 14 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 14 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 8

−2 si 8 ≤ t < 16

A 2s

B2 (−1+e−8 s)

1−e−16 s

C2 (− e−8 s+e8 s)

(1−e−16 s) s

D−2 (−1+e−8 s)

(1+e−8 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

1 0 < x < 1

−1 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a5 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b3, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A5, A6 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ5, θ6, θ7 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:15

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 10, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −5 + x

A y2 = ln(1− 10x+ x2)

B y2 = ln(C− 10x+ x2)

C y2 = ln(−10x+ x2)

D y2 = ln(C(−10x+ x2

))

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− 2x2 y

)dy = −3x y2 dx

A y = 6x+ Cx32

B y = C (1− 2x)32

C y + 12 x

2 y2 = C

D3 (− 1

7+12 x

2 y)y

73

= C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−17 y + x y′ = x19 cos(7x)

A y = Cx17 − 149 x

17 cos(7x) + 17 x

18 sen(7x)

B y = C + 149 x

17 cos(7x) + 17 x

18 sen(7x)

C y = C− 149 x

17 cos(7x) + 17 x

18 sen(7x)

D y = Cx17 + 149 x

17 cos(7x) + 17 x

18 sen(7x)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =9x+ y

x

Respuesta:

5. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 19 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 196 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 15 2

6. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 66 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 55 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 900 aumenta 10 % en 7 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 28 anos?

A 3960.

B 7920.

C 7687.06

D 1317.69

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 7 cos(3x) + 9 sen(3x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 17 (7 cos(4x) + 9 sen(4x))

B y = C1 cos(4x) + 17 (7 cos(3x)− 9 sen(3x)) + C2 sen(4x)

C y = C1 cos(4x) + 17 (−7 cos(3x)− 9 sen(3x)) + C2 sen(4x)

D y = C1 cos(4x) + 17 (7 cos(3x) + 9 sen(3x)) + C2 sen(4x)

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 8 + 9 ex + 9x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

B yp = x+ tan(3x)

C yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

D yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

E yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

F yp = − 13 x−

13 tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 15 3

12. Sabiendo que y1 = cos( 27 x) y y2 = sen( 2

7 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

4 y + 49 y′′ = 3 csc(2

7x)

A yp = − 314 x cos( 2

7 x) + 34 ln(sen( 2

7 x)) sen( 27 x)

B yp = 34 cos( 2

7 x) ln(sen( 27 x))− 3

14 x sen( 27 x)

C yp = − 212 x cos( 2

7 x) + 1474 ln(sen( 2

7 x)) sen( 27 x)

D yp = 314 x cos( 2

7 x)− 34 ln(sen( 2

7 x)) sen( 27 x)

13. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 600Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 4

−2 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 600 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1150 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 2 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 4 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 13 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(3 t) cos(8 t)

A F (s) = s2

(9+s2) (64+s2)

B F (s) = s(

125+s2 + 1

121+s2

)C F (s) = 1

2 s(

125+s2 + 1

121+s2

)D F (s) = s

(1

9+s2 + 164+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 5

0 si 5 ≤ t

A −6 + 6 e−5 s

B − 6s + 6

s e−5 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 15 4

C 6− 6 e−5 s

D 6s −

6s e−5 s

E 6 s− 6 s e−5 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t5 e5 t

A F (s) = 120(5+s)6

B F (s) = 120(−5+s)6

C F (s) = 120(−5+s)5

D F (s) = 120(5+s)5

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

82 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(5 t)

A F (s) = −75 s+s3(25+s2)3

B F (s) = 15 s+s3

(25+s2)3

C F (s) = 75 s+s3

(25+s2)3

D F (s) = −15 s+s3(25+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

8 y − 6 y′ + y′′ = 4 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

24 y + 11 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e3 s + 1s (3+s) (8+s) e

6 s

B Y (s) = e3 s+e6 s

s (3+s) (8+s)

C Y (s) = e−3 s + 1s (3+s) (8+s) e

−6 s

D Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (3+s) (8+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 15 5

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

4 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2

A x−2

B − ln(x)x2

C x2 ln(x)

D ln(x)x2

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y3 (y′)4

(y′′)2

= 1

A z4 = −8√y + C1

B 14 z

4 = C1 + ln(y32 )

C 13 z

3 = x

y32

+ C1

D z4 = 14 (−2√y + C1)

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 2 y

y′ = −2x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 25 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 15 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 8

−4 si 8 ≤ t < 16

A−4 (−1+e−8 s)

(1+e−8 s) s

B4 (− e−8 s+e8 s)

(1−e−16 s) s

C4 (−1+e−8 s)

1−e−16 s

D 4s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

1 0 < x < 1

−1 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a8 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b5 y b7.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A3, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ7, θ8, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:16

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 6 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 10− 5x− 2 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− 3x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y = C (1− 3x)43

B y = 12x+ Cx43

C y + 12 x

2 y2 = C

D4 (− 1

10+12 x

2 y)y

52

= C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

2x y +(49 + x2

)y′ = 7x (49 + x2)

4

A y = C(49 + x2

)− 7

10 (49 + x2)6

B y = C49+x2 + 7

10 (49 + x2)4

C y = C(49 + x2

)+ 7

10 (49 + x2)6

D y = − 710 (49 + x2)

−4+ C

(49 + x2

)4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 3 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C e−2 x + 3 e−x

B y = C + 3 ex

C y = C ex + e2 x

D y = C ex + 3 e2 x

E y = 3 ex + C e2 x

F y = C + 3 e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 16 2

5. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2900 millones.

Respuesta:

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.8 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 68oF, al exterior en donde la temperatura es

8oF. Despues de 6 segundos, el termometro marca 49oF. Cuanto marca el termometro 31 segundos de haber salido? Suponga

que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del termometro y

la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 5 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 0.158114

B 0.632456

C 0.316228

D 0.0790569

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−49 y + y′′ = 6 e4 x + 9x+ 6x e7 x

A y = D +B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ C2) e7 x

B y = B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ C2) e7 x

C y = C e4 x + E + Dx+ C1 e−7 x + (Ax+B x2 + C2) e7 x

D y = B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ xC2) e7 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y + y′′ = 8 cos(9x) + 4 sen(9x)

A y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 132 (−8 cos(9x) + 4 sen(9x))

B y = C1 cos(7x) + 132 (−8 cos(7x)− 4 sen(7x)) + C2 sen(7x)

C y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 132 (−8 cos(9x)− 4 sen(9x))

D y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 132 (8 cos(9x) + 4 sen(9x))

11. Sabiendo que y1 = cos( 43 x) y y2 = sen( 4

3 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

16 y + 9 y′′ = 4 csc(4

3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 16 3

A yp = −3x cos( 43 x) + 9

4 ln(sen( 43 x)) sen( 4

3 x)

B yp = 13 x cos( 4

3 x)− 14 ln(sen( 4

3 x)) sen( 43 x)

C yp = 14 cos( 4

3 x) ln(sen( 43 x))− 1

3 x sen( 43 x)

D yp = − 13 x cos( 4

3 x) + 14 ln(sen( 4

3 x)) sen( 43 x)

12. Sabiendo que y1 = x6 y y2 = x7son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

42 y − 12x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 112 x

3

B yp =(14

1x −

13 x)x3

C yp = 12 x

5

D yp = −x6 ln(x4) + x7 ln(x5)

13. En un circuito serie RC con C = 1500F , R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 2

−2 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 600 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 130 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(3 t) sen(7 t)

A F (s) = 12 s(

116+s2 −

1100+s2

)B F (s) = s2

(9+s2) (49+s2)

C F (s) = s(

19+s2 + 1

49+s2

)D F (s) = s

(1

16+s2 −1

100+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 16 4

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(3 t) e−7 t

A F (s) = 358+14 s+s2

B F (s) = 358−14 s+s2

C F (s) = −7+s58−14 s+s2

D F (s) = 7+s58+14 s+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

53 + 4 s+ s2

A f(t) = cos(7 t)− 27 sen(7 t)

B f(t) = cos(7 t)− 2 sen(7 t)

C f(t) = (cos(7 t)− 27 sen(7 t)) e−2 t

D f(t) = (cos(7 t)− 2 sen(7 t)) e−2 t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

6t2 sen(3 t)

A F (s) = 9+3 s2

(9+s2)3

B F (s) = −9+3 s2

(9+s2)3

C F (s) = −9+3 s2

(3+s2)3

D F (s) = −9+s2(9+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−14 y + 5 y′ + y′′ = t4 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

30 y + 11 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e2 s+e4 s

s (5+s) (6+s)

B Y (s) = e−2 s + 1s (5+s) (6+s) e

−4 s

C Y (s) = e2 s + 1s (5+s) (6+s) e

4 s

D Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (5+s) (6+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 16 5

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

29 y − 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x5sen(2 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y4 (y′)5

(y′′)7

= 1

A z197 = 19

3 y37 + C1

B 712 z

127 = x

y47

+ C1

C 719 z

197 = C1 + ln(y

47 )

D z197 = 7

19 ( 73 y

37 + C1)

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 2 y

y′ = −2x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 1 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 12 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 12 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 5

−1 si 5 ≤ t < 10

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 16 6

A − −1+e−5 s

(1+e−5 s) s

B − e−5 s+e5 s

(1−e−10 s) s

C −1+e−5 s

1−e−10 s

D 1s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

3 0 < x < 1

−3 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b4, b5, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A5, A6 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ4, θ5, θ6 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:17

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 36− 6x− 6 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 4x2 y

)dy = −2x y2 dx

A 3 y − x2 y2 = C

B y = C (3− 4x)12

C2 (− 3

10+12 x

2 y)y5 = C

D y = C√x− 4

3 x

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C + 1x

B y = C+cos(x)+x sen(x)x

C y = C + sen(x)

D y = Cx + sen(x)

x

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =7x+ y

x

Respuesta:

5. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2700 millones.

Respuesta:

6. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 60 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 17 2

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 66 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

36 y − 12 y′ + y′′ = ex

A y = − 125 e

x + (C1 + xC2) e6 x

B y = − 15 e

x + (C1 + xC2) e6 x

C y = 125 e

x + (C1 + xC2) e6 x

D y = 15 e

x + (C1 + xC2) e6 x

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−36 y + y′′ = 3 e7 x + 4x+ 8x e6 x

A y = B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ C2) e6 x

B y = C e7 x + E + Dx+ C1 e−6 x + (Ax+B x2 + C2) e6 x

C y = B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ xC2) e6 x

D y = D +B e7 x + Cx+ C1 e−6 x + (Ax+ C2) e6 x

11. Sabiendo que y1 = x8 y y2 = x9son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

72 y − 16x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 130 x

3

B yp = 112 x

5

C yp = −x8 ln(x6) + x9 ln(x7)

D yp =(16

1x −

15 x)x3

12. Sabiendo que y1 = cos(4x) y y2 = sen(4x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene

una solucion particular a la ecuacion diferencial

64 y + 4 y′′ = 2 csc(4x)

A yp = 18 x cos(4x)− 1

32 ln(sen(4x)) sen(4x)

B yp = − 12 x cos(4x) + 1

8 ln(sen(4x)) sen(4x)

C yp = − 18 x cos(4x) + 1

32 ln(sen(4x)) sen(4x)

D yp = 132 cos(4x) ln(sen(4x))− 1

8 x sen(4x)

13. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 17 3

14. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 500 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 9500 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 3

−4 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(3 t) cos(5 t)

A F (s) = s2

(9+s2) (25+s2)

B F (s) = 12 s(

14+s2 + 1

64+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 + 164+s2

)D F (s) = s

(1

9+s2 + 125+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(3 t)

A F (s) = 6 s(−9+s2)2

B F (s) = 9+s2

−9+s2

C F (s) = (9 + s2)−1

D F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

50 + 2 s+ s2

A f(t) = cos(7 t)− 17 sen(7 t)

B f(t) = (cos(7 t)− sen(7 t)) e−t

C f(t) = (cos(7 t)− 17 sen(7 t)) e−t

D f(t) = cos(7 t)− sen(7 t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 17 4

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

6t2 sen(3 t)

A F (s) = 9+3 s2

(9+s2)3

B F (s) = −9+3 s2

(9+s2)3

C F (s) = −9+3 s2

(3+s2)3

D F (s) = −9+s2(9+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)5

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−18 y − 3 y′ + y′′ = t3 e6 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 :

25 y + y′′ = sen(2 t)U2π(t)

A y(t) = 4 cos(5 t)− 121 sen(2 t)U2π(t) + 2

105 sen(5 t)U2π(t)

B y(t) = 4 cos(5 t) + 121 sen(2 t)U2π(t)− 2

105 sen(5 t)U2π(t)

C y(t) = 4 sen(5 t) + 121 cos(2 t)U2π(t) + 2

105 cos(5 t)U2π(t)

D y(t) = 4 cos(5 t) + 121 sen(2 t)U2π(t) + 2

105 sen(5 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

34 y − 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x5sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y4 = 81 + 4 x

313

B y = 3 e13 x

C y23 = 3

23 + 2

3 x

D y23 = 3

23 + 2

3x

313

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 2x

2x′ − y′ = 1

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 2. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 17 5

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 2120 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 5 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 720 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 5 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 10 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 7

−6 si 7 ≤ t < 14

A12 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

B6 (1+e−14 s−e−7 s)−1+e−14 s

C6 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−7 s) s

D6 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−14 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a5, a7 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b8, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ5, θ6, θ7 y θ9.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 17 6

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:18

1. Resuelva la ED:dy

dx= 12− 3x− 4 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(4) = 4. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(5),

es decir, la funcion evaluada en x = 5.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 2x2 y

)dy = −3x y2 dx

A 3 y + 12 x

2 y2 = C

B y = 2x+ Cx32

C y = C (3− 2x)32

D3 (− 3

7+12 x

2 y)y

73

= C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

x y +(25 + x2

)y′ = x (25 + x2)

3

A y = C

(25+x2)12

+ 17 (25 + x2)

3

B y = C (25 + x2)12 − 1

7 (25 + x2)4

C y = − 17 (25 + x2)

−3+ C (25 + x2)

12

D y = C (25 + x2)12 + 1

7 (25 + x2)4

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−4x+ 5 y

x

A u = 1 + Cx5

B y = −x(1 + Cx5

)C y = −1 + Cx5

D y = x(C + x4

)E y = −x

(1 + Cx4

)F y = x

(1 + Cx4

)5. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 5 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 10 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 18 2

A 90.

B 180.

C 22.5

D 45.

6. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se triplica en 3 anos, cuantos anos demorara en cuatriplicarse?

A 6.

B 7.76471

C 4.

D 3.78558

7. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 15 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 157 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

8. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 56 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−4 y + y′′ = 9 e3 x + 8x+ 3x e2 x

A y = C e3 x + E + Dx+ C1 e−2 x + (Ax+B x2 + C2) e2 x

B y = B e3 x + Cx+ C1 e−2 x + (Ax+ xC2) e2 x

C y = B e3 x + Cx+ C1 e−2 x + (Ax+ C2) e2 x

D y = D +B e3 x + Cx+ C1 e−2 x + (Ax+ C2) e2 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y + y′′ = 2 cos(8x) + 8 sen(8x)

A y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (−2 cos(8x) + 8 sen(8x))

B y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (−2 cos(8x)− 8 sen(8x))

C y = C1 cos(5x) + 139 (−2 cos(5x)− 8 sen(5x)) + C2 sen(5x)

D y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (2 cos(8x) + 8 sen(8x))

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (6x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−12 tan(6x) y′ + y′′ = sec(6x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 18 3

A yp = 136 cos(6x) + 1

36 sen(6x) tan(6x)

B yp = −36 cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

C yp = cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

D yp = 36 cos(6x) + 36 sen(6x) tan(6x)

E yp = −6 cos(6x) + 6 sen(6x) tan(6x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(5 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 10x2

)y′ + x y′′ = e5 x

2

x3

A yp = 1100 e

5 x2 − 120 e

5 x2

x2

B yp = − 254 e

5 x2

+ 54 e

5 x2

x2

C yp = − 125 e

5 x2

+ 15 e

5 x2

x2

D yp = − 1100 e

5 x2

+ 120 e

5 x2

x2

E yp = 120 e

5 x2 − 14 e

5 x2

x2

13. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 31000F , R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 3

−4 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 400 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 27400 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(5 t) cos(6 t)

A F (s) = s(

11+s2 + 1

121+s2

)B F (s) = s

(1

25+s2 + 136+s2

)C F (s) = s2

(25+s2) (36+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 18 4

D F (s) = 12 s(

11+s2 + 1

121+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

A 3− 3 e−3 s

B 3s −

3s e−3 s

C 3 s− 3 s e−3 s

D − 3s + 3

s e−3 s

E −3 + 3 e−3 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(3 t) e−4 t

A F (s) = 4+s25+8 s+s2

B F (s) = 325−8 s+s2

C F (s) = 325+8 s+s2

D F (s) = −4+s25−8 s+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

82 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(9 t)− 19 sen(9 t)) e−t

B f(t) = (cos(9 t)− sen(9 t)) e−t

C f(t) = cos(9 t)− sen(9 t)

D f(t) = cos(9 t)− 19 sen(9 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(6 t)

A F (s) = −18 s+s3(36+s2)3

B F (s) = 18 s+s3

(36+s2)3

C F (s) = −108 s+s3(36+s2)3

D F (s) = 108 s+s3

(36+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)5

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−8 y + 2 y′ + y′′ = t3 e2 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 18 5

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 :

9 y + y′′ = sen(5 t)U2π(t)

A y(t) = 6 cos(3 t) + 548 sen(3 t)U2π(t)− 1

16 sen(5 t)U2π(t)

B y(t) = 6 cos(3 t)− 548 sen(3 t)U2π(t)− 1

16 sen(5 t)U2π(t)

C y(t) = 6 cos(3 t)− 548 sen(3 t)U2π(t) + 1

16 sen(5 t)U2π(t)

D y(t) = 6 sen(3 t)− 548 cos(3 t)U2π(t)− 1

16 cos(5 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

5 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x4

B x−5

C x−4

D x5

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 6 y y′′

A y56 = 6

56 + 5

6x

616

B y7 = 279936 + 7 x

616

C y56 = 6

56 + 5

6 x

D y = 6 e16 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 6 y

y′ = −6x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 12 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 14 kg/gal. A

este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 14 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 18 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 7

−2 si 7 ≤ t < 14

A4 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

B2 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−14 s) s

C2 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−7 s) s

D2 (1+e−14 s−e−7 s)−1+e−14 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

4 0 < x < 1

−4 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a4 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b4, b5, b7 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A6, A8 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ4, θ5, θ6 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:19

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 18− 6x− 3 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 4x y2 dx

A y = C (1 + x)4

B −4x2 + 2x y = C

C−4 ( 1

6+12 x

2 y)y

32

= C

D y − 32 x

2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(x−13 x

3)

B y = 1 + C e(x−13 x

3)

C y = C e(x−13 x

3) + e(−2 x+23 x

3)

D y = C e(x−13 x

3) − e(−2 x+ 23 x

3)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 3 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C ex + 3 e2 x

B y = C ex + e2 x

C y = C e−2 x + 3 e−x

D y = C + 3 ex

E y = 3 ex + C e2 x

F y = C + 3 e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 19 2

5. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 1 hr el numero de bacterias estimado es 117 N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se quintuplique.

A 3.18182

B 1.78041

C 3.56082

D 7.

6. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos

y si inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 75 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

8. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 72 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−42 y + y′ + y′′ = −5 e4 x + 9x e7 x

A y = B e4 x +Axe7 x + C1 e−7 x + C2 e

6 x

B y = B e4 x + (Ax+ C1) e7 x + C2 e6 x

C y = B e4 x +Ae7 x + C1 e−7 x + C2 e

6 x

D y = C e4 x + (B +Ax) e7 x + C1 e−7 x + C2 e

6 x

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −2 + x+ C1 e2 x + C2 e

4 x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 19 3

B yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

C yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

D yp = − 14 x−

14 tan(4x)

E yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

F yp = x+ tan(4x)

12. Sabiendo que y1 = cos( 78 x) y y2 = sen( 7

8 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

49 y + 64 y′′ = 5 csc(7

8x)

A yp = 549 cos( 7

8 x) ln(sen( 78 x))− 5

56 x sen( 78 x)

B yp = − 407 x cos( 7

8 x) + 32049 ln(sen( 7

8 x)) sen( 78 x)

C yp = 556 x cos( 7

8 x)− 549 ln(sen( 7

8 x)) sen( 78 x)

D yp = − 556 x cos( 7

8 x) + 549 ln(sen( 7

8 x)) sen( 78 x)

13. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 140F , R = 100Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 100 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 125 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(3 t) sen(8 t)

A F (s) = s(

19+s2 + 1

64+s2

)B F (s) = s2

(9+s2) (64+s2)

C F (s) = s(

125+s2 −

1121+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 19 4

D F (s) = 12 s(

125+s2 −

1121+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

5 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

A 5s −

5s e−3 s

B 5− 5 e−3 s

C − 5s + 5

s e−3 s

D −5 + 5 e−3 s

E 5 s− 5 s e−3 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = − sen(3 t) senh(2 t)

A F (s) = 6(2−s) (2+s) (9+s2)

B F (s) = 6(2−s) (−3+s) (2+s) (3+s)

C F (s) = −6(4+s2) (9+s2)

D F (s) = −12 s(13−4 s+s2) (13+4 s+s2)

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−8 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

50t cos(5 t) +

1

250sen(5 t)

A F (s) = s(25+s2)2

B F (s) = 1(25+s2)2

C F (s) = s(−25+s2)2

D F (s) = 1(−25+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7 con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 7 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

18 y + 9 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 19 5

A Y (s) = e−2 s + 1s (3+s) (6+s) e

−4 s

B Y (s) = e2 s+e4 s

s (3+s) (6+s)

C Y (s) = e2 s + 1s (3+s) (6+s) e

4 s

D Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (3+s) (6+s)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

72 y − 11x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x6sen(6 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 5 y y′′

A y45 = 5

45 + 4

5x

515

B y6 = 15625 + 6 x

515

C y = 5 e15 x

D y45 = 5

45 + 4

5 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 5 y

y′ = −5x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 19 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

7 si 0 ≤ t < 2

−7 si 2 ≤ t < 4

A7 (1+e−4 s−e−2 s)−1+e−4 s

B7 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−4 s) s

C14 (1−2 e−2 s)(1−e−4 s) s

D7 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

4 0 < x < 1

−4 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a5 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b4, b6, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A4, A5 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ4, θ6, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:20

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 5√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 2x y2 dx

A−2 ( 1

4+12 x

2 y)y2 = C

B y = C (1 + x)2

C −2x2 + 2x y = C

D y − 12 x

2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

9x y +(1 + x2

)y′ = x (1 + x2)

9

A y = − 127 (1 + x2)

−9+ C (1 + x2)

92

B y = C (1 + x2)92 + 1

27 (1 + x2)18

C y = C

(1+x2)92

+ 127 (1 + x2)

9

D y = C (1 + x2)92 − 1

27 (1 + x2)18

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−5x+ 6 y

x

A y = x(C + x5

)B u = 1 + Cx6

C y = −1 + Cx6

D y = −x(1 + Cx6

)E y = −x

(1 + Cx5

)F y = x

(1 + Cx5

)5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 310oF, 9 minutos despues su temperatura es de 199oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 65oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 93oF?

A 35.1892

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 20 2

B 32.3515

C 17.5946

D 6.12308

6. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 3 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 35 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

7. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 6 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 8 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 2.025

B 4.05

C 8.1

D 16.2

8. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−14 y − 5 y′ + y′′ = −5 e8 x + 6x e2 x

A y = B e8 x +Axe2 x + C1 e−2 x + C2 e

7 x

B y = Ae2 x +B e8 x + C1 e−2 x + C2 e

7 x

C y = C e8 x + (B +Ax) e2 x + C1 e−2 x + C2 e

7 x

D y = B e8 x + (Ax+ C1) e2 x + C2 e7 x

10. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

16 y − 8 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(2 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 4x2

)y′ + x y′′ = e2 x

2

x3

A yp = 18 e

2 x2 − 14 e

2 x2

x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 20 3

B yp = 116 e

2 x2 − 18 e

2 x2

x2

C yp = − 14 e

2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

D yp = − 116 e

2 x2

+ 18 e

2 x2

x2

E yp = −e2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

12. Sabiendo que y1 = cos( 38 x) y y2 = sen( 3

8 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

9 y + 64 y′′ = 6 csc(3

8x)

A yp = 23 cos( 3

8 x) ln(sen( 38 x))− 1

4 x sen( 38 x)

B yp = −16x cos( 38 x) + 128

3 ln(sen( 38 x)) sen( 3

8 x)

C yp = 14 x cos( 3

8 x)− 23 ln(sen( 3

8 x)) sen( 38 x)

D yp = − 14 x cos( 3

8 x) + 23 ln(sen( 3

8 x)) sen( 38 x)

13. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1250F , R = 500Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 4

−3 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 600 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3200 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(6 t) sen(8 t)

A F (s) = 12 s(

14+s2 −

1196+s2

)B F (s) = s

(1

36+s2 + 164+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 −1

196+s2

)D F (s) = s2

(36+s2) (64+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 20 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

5 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

A 5− 5 e−3 s

B 5s −

5s e−3 s

C −5 + 5 e−3 s

D − 5s + 5

s e−3 s

E 5 s− 5 s e−3 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(2 t) e−8 t

A F (s) = −8+s68−16 s+s2

B F (s) = 8+s68+16 s+s2

C F (s) = 268−16 s+s2

D F (s) = 268+16 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

8 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

4t sen(2 t)

A F (s) = s(4+s2)2

B F (s) = 1(−4+s2)2

C F (s) = s(−4+s2)2

D F (s) = 1(4+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

32 y − 12 y′ + y′′ = 4 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

16 y + 10 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (2+s) (8+s)

B Y (s) = e3 s + 1s (2+s) (8+s) e

6 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 20 5

C Y (s) = e3 s+e6 s

s (2+s) (8+s)

D Y (s) = e−3 s + 1s (2+s) (8+s) e

−6 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

3 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−3

B x3

C x−2

D x2

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y4 (y′)5

(y′′)2

= 1

A z92 = − 9

21y + C1

B 29 z

92 = C1 + ln(y2)

C z92 = 2

9 (− 1y + C1)

D 27 z

72 = x

y2 + C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 5x

2x′ − y′ = 5

con condiciones iniciales x(0) = 5 y y(0) = 4. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 34 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 2 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 14 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 2 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 20 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 6

−9 si 6 ≤ t < 12

A9 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−6 s) s

B9 (1+e−12 s−e−6 s)−1+e−12 s

C18 (1−2 e−6 s)(1−e−12 s) s

D9 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−12 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −4 < x < 0

1 0 < x < 4

−1 4 < x < 8

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a4, a5, a7 y a8.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b4, b6, b7 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A7, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ5, θ7, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:21

1. Resuelva la ED:dy

dx= 15− 5x− 3 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(3) = 6. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(4),

es decir, la funcion evaluada en x = 4.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− 4x2 y

)dy = −x y2 dx

A y = C (2− 4x)14

B− 2

9+12 x

2 y

y9 = C

C 2 y − 32 x

2 y2 = C

D y = Cx14 − 2

3 x

3. (8x+

y10

e8 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = Cy8 −

18y7

e8 y + 164

y8

e8 y

B x = C− 164

y8

e8 y − 18y9

e8 y

C x = C y8 + 164

y8

e8 y − 18y9

e8 y

D x = C y8 − 164

y8

e8 y − 18y9

e8 y

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 2 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C ex + 2 e2 x

B y = C e−2 x + 2 e−x

C y = 2 ex + C e2 x

D y = C ex + e2 x

E y = C + 2 e2 x

F y = C + 2 ex

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 21 2

5. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 16 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 165 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

6. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 60 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 2 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 3 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 0.5

B 0.25

C 2.

D 1.

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 6 + 9 ex + 9x

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

36 y + y′′ = 9 cos(2x) + 5 sen(2x)

A y = C1 cos(6x) + 132 (9 cos(2x)− 5 sen(2x)) + C2 sen(6x)

B y = C1 cos(6x) + C2 sen(6x) + 132 (9 cos(6x) + 5 sen(6x))

C y = C1 cos(6x) + 132 (9 cos(2x) + 5 sen(2x)) + C2 sen(6x)

D y = C1 cos(6x) + 132 (−9 cos(2x)− 5 sen(2x)) + C2 sen(6x)

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (6x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 (csc(6x) sec(6x) + tan(6x)) y′ + y′′ = tan(6x)

A yp = − 16 x+ 1

36 tan(6x)

B yp = − 16 x+ 1

6 tan(6x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 21 3

C yp = 16 x+ 1

6 tan(6x)

D yp = − 16 x−

16 tan(6x)

E yp = x+ tan(6x)

F yp = 16 x+ 1

36 tan(6x)

12. Sabiendo que y1 = cos( 37 x) y y2 = sen( 3

7 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

9 y + 49 y′′ = 8 csc(3

7x)

A yp = − 563 x cos( 3

7 x) + 3929 ln(sen( 3

7 x)) sen( 37 x)

B yp = 89 cos( 3

7 x) ln(sen( 37 x))− 8

21 x sen( 37 x)

C yp = 821 x cos( 3

7 x)− 89 ln(sen( 3

7 x)) sen( 37 x)

D yp = − 821 x cos( 3

7 x) + 89 ln(sen( 3

7 x)) sen( 37 x)

13. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1160F , R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 5

−2 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 300 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 760 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(3 t) sen(8 t)

A F (s) = s(

19+s2 + 1

64+s2

)B F (s) = 1

2 s(

125+s2 −

1121+s2

)C F (s) = s

(1

25+s2 −1

121+s2

)D F (s) = s2

(9+s2) (64+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 21 4

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(4 t) e−6 t

A F (s) = 452−12 s+s2

B F (s) = 452+12 s+s2

C F (s) = 6+s52−12 s+s2

D F (s) = 6+s52+12 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

6t sen(3 t)

A F (s) = s(9+s2)2

B F (s) = 1(−9+s2)2

C F (s) = 1(9+s2)2

D F (s) = s(−9+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−56 y − y′ + y′′ = t5 e8 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(7 t)U2π(t)

A y(t) = 8 sen(4 t)− 7132 cos(4 t)U2π(t)− 1

33 cos(7 t)U2π(t)

B y(t) = 8 cos(4 t)− 7132 sen(4 t)U2π(t)− 1

33 sen(7 t)U2π(t)

C y(t) = 8 cos(4 t)− 7132 sen(4 t)U2π(t) + 1

33 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 8 cos(4 t) + 7132 sen(4 t)U2π(t)− 1

33 sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 21 5

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

45 y − 11x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x6sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 43 reduciendola en orden

81 y′ y′′ = 128 y

A y = (1− 49 x)

− 45

B y = (1 + 49 x)

3

C y = (1− 209 x)

− 35

D y = (1 + 43 x)

3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ y

y′ = −x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 110 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 18.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 9

−3 si 9 ≤ t < 18

A3 (1+e−18 s−e−9 s)−1+e−18 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 21 6

B3 (1+e−18 s−2 e−9 s)

(1−e−18 s) s

C6 (1−2 e−9 s)(1−e−18 s) s

D3 (1+e−18 s−2 e−9 s)

(1−e−9 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

3 0 < x < 1

−3 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a5 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b6 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A5, A6, A7 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ4, θ5 y θ7.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:22

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 8, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −4 + x

A y2 = ln(1− 8x+ x2)

B y2 = ln(−8x+ x2)

C y2 = ln(C− 8x+ x2)

D y2 = ln(C(−8x+ x2

))

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −7x y2 dx

A y = C(1+x)7

B y + 4x2 y2 = C

C7 (− 1

5+12 x

2 y)y

57

= C

D 7x2 + 2x y = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

B y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

C y = C e(−x+13 x

3)

D y = −1 + C e(−x+13 x

3)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−3x+ 4 y

x

A u = 1 + Cx4

B y = −x(1 + Cx4

)C y = −1 + Cx4

D y = x(1 + Cx3

)E y = −x

(1 + Cx3

)F y = x

(C + x3

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 22 2

5. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 11 anos solamente permanecıa el 80 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 6.875anos.

B tmedia = 68.3382anos.

C tmedia = 17.0846anos.

D tmedia = 34.1691anos.

6. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 60oF, al exterior en donde la temperatura

es 15oF. Despues de 8 segundos, el termometro marca 40oF. Cuanto marca el termometro 33 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

7. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 5 horas se observa que se tienen 500 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 28.0164

B 112.065

C 56.0327

D 14.0082

8. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2800 millones.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −2 + x+ C1 e4 x + C2 e

−3 x

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

A y = 136 e

x + (C1 + xC2) e7 x

B y = − 16 e

x + (C1 + xC2) e7 x

C y = 16 e

x + (C1 + xC2) e7 x

D y = − 136 e

x + (C1 + xC2) e7 x

11. Sabiendo que y1 = x9 y y2 = x8son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

72 y − 16x y′ + x2 y′′ = x4

A yp = −x8 ln(x5) + x9 ln(x6)

B yp = −(− 1

51x + 1

4 x)x4

C yp = 120 x

4

D yp = 16 x

6

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 22 3

12. Dado que y1 = e−7x y y2 = xe−7x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

49 y + 14 y′ + y′′ =1

xe−7 x

A y = x+ C1 e−7 x + xC2 e

−7 x − ln(x)

B y = −x e−7 x + C1 e−7 x + xC2 e

−7 x + x ln(x) e−7 x

C y = −x+ C1 e−7 x + xC2 e

−7 x + ln(x)

D y = x e−7 x + C1 e−7 x + xC2 e

−7 x − x ln(x) e−7 x

13. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 100 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 325 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 600Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 4

−3 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(6 t) sen(7 t)

A F (s) = s(

136+s2 + 1

49+s2

)B F (s) = s2

(36+s2) (49+s2)

C F (s) = 12 s(

11+s2 −

1169+s2

)D F (s) = s

(1

1+s2 −1

169+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 22 4

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t3 e3 t

A F (s) = 6(3+s)3

B F (s) = 6(−3+s)3

C F (s) = 6(−3+s)4

D F (s) = 6(3+s)4

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

14t2 sen(7 t)

A F (s) = −49+3 s2

(49+s2)3

B F (s) = −49+s2(49+s2)3

C F (s) = −49+3 s2

(7+s2)3

D F (s) = 49+3 s2

(49+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7 con ecuacion:

35 y − 12 y′ + y′′ = 7 e5 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 :

9 y + y′′ = sen(7 t)U2π(t)

A y(t) = 8 cos(3 t)− 7120 sen(3 t)U2π(t) + 1

40 sen(7 t)U2π(t)

B y(t) = 8 cos(3 t)− 7120 sen(3 t)U2π(t)− 1

40 sen(7 t)U2π(t)

C y(t) = 8 cos(3 t) + 7120 sen(3 t)U2π(t)− 1

40 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 8 sen(3 t)− 7120 cos(3 t)U2π(t)− 1

40 cos(7 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

4 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x4

B x−4

C x−3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 22 5

D x3

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y4 (y′)3

(y′′)6

= 1

A 23 z

32 = x

y23

+ C1

B z52 = 15

2 y13 + C1

C z52 = 2

5 (3 y13 + C1)

D 25 z

52 = C1 + ln(y

23 )

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 6 y

y′ = −6x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 25 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 15 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 15 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 6

−3 si 6 ≤ t < 12

A3 (1+e−12 s−e−6 s)−1+e−12 s

B6 (1−2 e−6 s)(1−e−12 s) s

C3 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−12 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 22 6

D3 (1+e−12 s−2 e−6 s)

(1−e−6 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

1 0 < x < 3

−1 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a6 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b6, b7, b8, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A3, A4 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ6, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:23

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 6, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −3 + x

A y2 = ln(1− 6x+ x2)

B y2 = ln(C− 6x+ x2)

C y2 = ln(C(−6x+ x2

))

D y2 = ln(−6x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −6x y2 dx

A y = C(1+x)6

B y + 72 x

2 y2 = C

C 6x2 + 2x y = C

D6 (− 1

4+12 x

2 y)y

23

= C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

B y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

C y = −1 + C e(−x+13 x

3)

D y = C e(−x+13 x

3)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 6 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C e−2 x + 6 e−x

B y = C ex + 6 e2 x

C y = C + 6 e2 x

D y = C + 6 ex

E y = 6 ex + C e2 x

F y = C ex + e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 23 2

5. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 72 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

6. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 291oF, 6 minutos despues su temperatura es de 204oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 69oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 93oF?

A 26.8349

B 3.88731

C 13.6552

D 27.3103

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 17 anos solamente permanecıa el 95 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 459.456anos.

B tmedia = 8.94737anos.

C tmedia = 114.864anos.

D tmedia = 229.728anos.

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

64 y + y′′ = 8 cos(5x) + 7 sen(5x)

A y = C1 cos(8x) + C2 sen(8x) + 139 (8 cos(8x) + 7 sen(8x))

B y = C1 cos(8x) + 139 (8 cos(5x) + 7 sen(5x)) + C2 sen(8x)

C y = C1 cos(8x) + 139 (8 cos(5x)− 7 sen(5x)) + C2 sen(8x)

D y = C1 cos(8x) + 139 (−8 cos(5x)− 7 sen(5x)) + C2 sen(8x)

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−16 y + y′′ = 8 e9 x + 7x+ 2x e4 x

A y = B e9 x + Cx+ C1 e−4 x + (Ax+ xC2) e4 x

B y = C e9 x + E + Dx+ C1 e−4 x + (Ax+B x2 + C2) e4 x

C y = D +B e9 x + Cx+ C1 e−4 x + (Ax+ C2) e4 x

D y = B e9 x + Cx+ C1 e−4 x + (Ax+ C2) e4 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 23 3

11. Sabiendo que y1 = cos( 78 x) y y2 = sen( 7

8 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

49 y + 64 y′′ = 8 csc(7

8x)

A yp = 849 cos( 7

8 x) ln(sen( 78 x))− 1

7 x sen( 78 x)

B yp = 17 x cos( 7

8 x)− 849 ln(sen( 7

8 x)) sen( 78 x)

C yp = − 17 x cos( 7

8 x) + 849 ln(sen( 7

8 x)) sen( 78 x)

D yp = − 647 x cos( 7

8 x) + 51249 ln(sen( 7

8 x)) sen( 78 x)

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (5x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−10 tan(5x) y′ + y′′ = sec(5x)

A yp = −25 cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

B yp = cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

C yp = −5 cos(5x) + 5 sen(5x) tan(5x)

D yp = 25 cos(5x) + 25 sen(5x) tan(5x)

E yp = 125 cos(5x) + 1

25 sen(5x) tan(5x)

13. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 400 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 9400 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 3500F , R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(4 t) sen(8 t)

A F (s) = s(

116+s2 −

1144+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 23 4

B F (s) = s2

(16+s2) (64+s2)

C F (s) = s(

116+s2 + 1

64+s2

)D F (s) = 1

2 s(

116+s2 −

1144+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

5 si 0 ≤ t < 1

0 si 1 ≤ t

A − 5s + 5

s e−s

B 5 s− 5 s e−s

C 5− 5 e−s

D 5s −

5s e−s

E −5 + 5 e−s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = − sen(5 t) senh(2 t)

A F (s) = 10(2−s) (−5+s) (2+s) (5+s)

B F (s) = 10(2−s) (2+s) (25+s2)

C F (s) = −20 s(29−4 s+s2) (29+4 s+s2)

D F (s) = −10(4+s2) (25+s2)

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

53 + 4 s+ s2

A f(t) = cos(7 t)− 27 sen(7 t)

B f(t) = (cos(7 t)− 2 sen(7 t)) e−2 t

C f(t) = (cos(7 t)− 27 sen(7 t)) e−2 t

D f(t) = cos(7 t)− 2 sen(7 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t2 sen(8 t)

A F (s) = 64+3 s2

(64+s2)3

B F (s) = −64+3 s2

(8+s2)3

C F (s) = −64+3 s2

(64+s2)3

D F (s) = −64+s2(64+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−15 y − 2 y′ + y′′ = t5 e5 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 23 5

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 :

25 y + y′′ = sen(3 t)U2π(t)

A y(t) = 4 cos(5 t)− 116 sen(3 t)U2π(t) + 3

80 sen(5 t)U2π(t)

B y(t) = 4 cos(5 t) + 116 sen(3 t)U2π(t)− 3

80 sen(5 t)U2π(t)

C y(t) = 4 cos(5 t) + 116 sen(3 t)U2π(t) + 3

80 sen(5 t)U2π(t)

D y(t) = 4 sen(5 t) + 116 cos(3 t)U2π(t) + 3

80 cos(5 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−4 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−4

B x5

C x4

D x−5

25. Calcule el valor en x = 14 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 4 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 5 y

y′ = −5x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 34 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 2 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 14 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 2 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 23 6

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 8

−9 si 8 ≤ t < 16

A9 (1+e−16 s−2 e−8 s)

(1−e−16 s) s

B18 (1−2 e−8 s)(1−e−16 s) s

C9 (1+e−16 s−2 e−8 s)

(1−e−8 s) s

D9 (1+e−16 s−e−8 s)−1+e−16 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

4 0 < x < 3

−4 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a5, a7 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b4, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A6, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ3, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:24

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 6 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 10− 5x− 2 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 3x2 y

)dy = −2x y2 dx

A y = Cx23 − 2x

B2 (− 3

8+12 x

2 y)y4 = C

C 3 y − 12 x

2 y2 = C

D y = C (3− 3x)23

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−8 y + x y′ = x10 cos(4x)

A y = C− 116 x

8 cos(4x) + 14 x

9 sen(4x)

B y = C + 116 x

8 cos(4x) + 14 x

9 sen(4x)

C y = Cx8 + 116 x

8 cos(4x) + 14 x

9 sen(4x)

D y = Cx8 − 116 x

8 cos(4x) + 14 x

9 sen(4x)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =3x+ y

x

Respuesta:

5. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 2 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 23 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 24 2

6. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 600 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.9 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

8. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 17 anos solamente permanecıa el 70 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 12.1429anos.

B tmedia = 33.0371anos.

C tmedia = 66.0742anos.

D tmedia = 16.5185anos.

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

36 y − 12 y′ + y′′ = ex

A y = 15 e

x + (C1 + xC2) e6 x

B y = − 15 e

x + (C1 + xC2) e6 x

C y = − 125 e

x + (C1 + xC2) e6 x

D y = 125 e

x + (C1 + xC2) e6 x

11. Sabiendo que y1 = x8 y y2 = x9son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

72 y − 16x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 130 x

3

B yp = 112 x

5

C yp =(16

1x −

15 x)x3

D yp = −x8 ln(x6) + x9 ln(x7)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 24 3

A yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

B yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

C yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

D yp = x+ tan(4x)

E yp = − 14 x−

14 tan(4x)

F yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

13. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1250F , R = 500Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 4

−3 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 7 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 600 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1300 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(4 t) cos(5 t)

A F (s) = s2

(16+s2) (25+s2)

B F (s) = 12 s(

11+s2 + 1

81+s2

)C F (s) = s

(1

1+s2 + 181+s2

)D F (s) = s

(1

16+s2 + 125+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 2

0 si t > 2

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 24 4

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(7 t) e−4 t

A F (s) = 765+8 s+s2

B F (s) = 4+s65−8 s+s2

C F (s) = 4+s65+8 s+s2

D F (s) = 765−8 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−80 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(2 t)

A F (s) = −12 s+s3(4+s2)3

B F (s) = 12 s+s3

(4+s2)3

C F (s) = 6 s+s3

(4+s2)3

D F (s) = −6 s+s3(4+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−8 y + 2 y′ + y′′ = t4 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

15 y + 8 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e4 s + 1s (3+s) (5+s) e

8 s

B Y (s) = e4 s+e8 s

s (3+s) (5+s)

C Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (3+s) (5+s)

D Y (s) = e−4 s + 1s (3+s) (5+s) e

−8 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

36 y − 11x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x6

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 24 5

A − ln(x)x6

B ln(x)x6

C x6 ln(x)

D x−6

25. Calcule el valor en x = 16 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 6 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 6 y

y′ = −6x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 14 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida

es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 5

−3 si 5 ≤ t < 10

A3 (− e−5 s+e5 s)

(1−e−10 s) s

B 3s

C−3 (−1+e−5 s)

(1+e−5 s) s

D3 (−1+e−5 s)

1−e−10 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 24 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

3 0 < x < 2

−3 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a7, a8, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b5, b6, b7 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A4, A7 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ5, θ7, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:25

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 4√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −6x y2 dx

A y = C(1+x)6

B y + 72 x

2 y2 = C

C6 (− 1

4+12 x

2 y)y

23

= C

D 6x2 + 2x y = C

3. (15x+ ey y17

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C y15 − ey y15 + ey y16

B x = C− ey y15 + ey y16

C x = C y15 + ey y15 + ey y16

D x = Cy15 + ey y14 + ey y15

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−2x+ 3 y

x

A y = −x(1 + Cx2

)B y = x

(C + x2

)C y = x

(1 + Cx2

)D u = 1 + Cx3

E y = −x(1 + Cx3

)F y = −1 + Cx3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 25 2

5. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 75 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

6. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 12 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 32 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 69 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 65 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−21 y + 4 y′ + y′′ = −5 e5 x + 3x e7 x

A y = C e5 x + (B +Ax) e7 x + C1 e−7 x + C2 e

3 x

B y = B e5 x +Ae7 x + C1 e−7 x + C2 e

3 x

C y = B e5 x +Axe7 x + C1 e−7 x + C2 e

3 x

D y = B e5 x + (Ax+ C1) e7 x + C2 e3 x

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 3 + 6 ex + 6x

Respuesta:

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (6x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−12 tan(6x) y′ + y′′ = sec(6x)

A yp = −36 cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

B yp = 36 cos(6x) + 36 sen(6x) tan(6x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 25 3

C yp = 136 cos(6x) + 1

36 sen(6x) tan(6x)

D yp = −6 cos(6x) + 6 sen(6x) tan(6x)

E yp = cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(6 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 12x2

)y′ + x y′′ = e6 x

2

x3

A yp = − 1144 e

6 x2

+ 124 e

6 x2

x2

B yp = 124 e

6 x2 − 14 e

6 x2

x2

C yp = −9 e6 x2

+ 32 e

6 x2

x2

D yp = − 136 e

6 x2

+ 16 e

6 x2

x2

E yp = 1144 e

6 x2 − 124 e

6 x2

x2

13. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 400 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 140 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 200Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(6 t) sen(7 t)

A F (s) = s(

11+s2 −

1169+s2

)B F (s) = 1

2 s(

11+s2 −

1169+s2

)C F (s) = s

(1

36+s2 + 149+s2

)D F (s) = s2

(36+s2) (49+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 25 4

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 2

0 si t > 2

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = − sen(t) senh(5 t)

A F (s) = 5(5−s) (5+s) (1+s2)

B F (s) = 5(5−s) (−1+s) (1+s) (5+s)

C F (s) = −5(1+s2) (25+s2)

D F (s) = −10 s(26−10 s+s2) (26+10 s+s2)

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

40 + 4 s+ s2

A f(t) = (cos(6 t)− 2 sen(6 t)) e−2 t

B f(t) = cos(6 t)− 2 sen(6 t)

C f(t) = cos(6 t)− 13 sen(6 t)

D f(t) = (cos(6 t)− 13 sen(6 t)) e−2 t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

8t2 sen(4 t)

A F (s) = −16+3 s2

(16+s2)3

B F (s) = 16+3 s2

(16+s2)3

C F (s) = −16+s2(16+s2)3

D F (s) = −16+3 s2

(4+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

8 y − 6 y′ + y′′ = 4 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(5 t)U2π(t)

A y(t) = 8 cos(4 t)− 536 sen(4 t)U2π(t) + 1

9 sen(5 t)U2π(t)

B y(t) = 8 sen(4 t)− 536 cos(4 t)U2π(t)− 1

9 cos(5 t)U2π(t)

C y(t) = 8 cos(4 t) + 536 sen(4 t)U2π(t)− 1

9 sen(5 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 25 5

D y(t) = 8 cos(4 t)− 536 sen(4 t)U2π(t)− 1

9 sen(5 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

16 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4

A − ln(x)x4

B ln(x)x4

C x−4

D x4 ln(x)

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 6 y y′′

A y = 6 e16 x

B y56 = 6

56 + 5

6 x

C y7 = 279936 + 7 x

616

D y56 = 6

56 + 5

6x

616

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ y

y′ = −x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 34 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 3 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 14 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 3 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 25 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 18.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 9

−3 si 9 ≤ t < 18

A3 (− e−9 s+e9 s)

(1−e−18 s) s

B3 (−1+e−9 s)

1−e−18 s

C−3 (−1+e−9 s)

(1+e−9 s) s

D 3s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

2 0 < x < 1

−2 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a5, a6 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b4, b5, b6, b7 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A3, A5 y A7.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ3, θ4 y θ8.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:26

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 3√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 2x2 y

)dy = −3x y2 dx

A 3 y + 12 x

2 y2 = C

B y = 2x+ Cx32

C3 (− 3

7+12 x

2 y)y

73

= C

D y = C (3− 2x)32

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−16 y + x y′ = x18 cos(8x)

A y = C− 164 x

16 cos(8x) + 18 x

17 sen(8x)

B y = C + 164 x

16 cos(8x) + 18 x

17 sen(8x)

C y = Cx16 − 164 x

16 cos(8x) + 18 x

17 sen(8x)

D y = Cx16 + 164 x

16 cos(8x) + 18 x

17 sen(8x)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−x+ 2 y

x

A y = −1 + Cx2

B y = x (C + x)

C u = 1 + Cx2

D y = x (1 + Cx)

E y = −x(1 + Cx2

)F y = −x (1 + Cx)

5. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 17 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 178 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 26 2

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 2 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 5 horas hay 800. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 25.

B 12.5

C 50.

D 6.25

7. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.4 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

8. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5200 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.696429

B 0.464286

C 0.525378

D 0.394034

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−28 y + 3 y′ + y′′ = −7 e9 x + 2x e7 x

A y = Ae7 x +B e9 x + C1 e−7 x + C2 e

4 x

B y = B e9 x +Axe7 x + C1 e−7 x + C2 e

4 x

C y = B e9 x + (Ax+ C1) e7 x + C2 e4 x

D y = C e9 x + (B +Ax) e7 x + C1 e−7 x + C2 e

4 x

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 2 + x+ C1 e5 x + C2 e

3 x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(6 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 12x2

)y′ + x y′′ = e6 x

2

x3

A yp = − 1144 e

6 x2

+ 124 e

6 x2

x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 26 3

B yp = 1144 e

6 x2 − 124 e

6 x2

x2

C yp = −9 e6 x2

+ 32 e

6 x2

x2

D yp = 124 e

6 x2 − 14 e

6 x2

x2

E yp = − 136 e

6 x2

+ 16 e

6 x2

x2

12. Sabiendo que y1 = cos( 34 x) y y2 = sen( 3

4 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

9 y + 16 y′′ = 3 csc(3

4x)

A yp = 14 x cos( 3

4 x)− 13 ln(sen( 3

4 x)) sen( 34 x)

B yp = 13 cos( 3

4 x) ln(sen( 34 x))− 1

4 x sen( 34 x)

C yp = −4x cos( 34 x) + 16

3 ln(sen( 34 x)) sen( 3

4 x)

D yp = − 14 x cos( 3

4 x) + 13 ln(sen( 3

4 x)) sen( 34 x)

13. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 400 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 380 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(5 t) cos(7 t)

A F (s) = s2

(25+s2) (49+s2)

B F (s) = s(

125+s2 + 1

49+s2

)C F (s) = 1

2 s(

14+s2 + 1

144+s2

)D F (s) = s

(1

4+s2 + 1144+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 26 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 1

0 si 1 ≤ t

A − 3s + 3

s e−s

B 3s −

3s e−s

C −3 + 3 e−s

D 3− 3 e−s

E 3 s− 3 s e−s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(3 t)

A F (s) = (9 + s2)−1

B F (s) = 9+s2

−9+s2

C F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

D F (s) = 6 s(−9+s2)2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

40 + 4 s+ s2

A f(t) = (cos(6 t)− 13 sen(6 t)) e−2 t

B f(t) = cos(6 t)− 13 sen(6 t)

C f(t) = (cos(6 t)− 2 sen(6 t)) e−2 t

D f(t) = cos(6 t)− 2 sen(6 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

8t sen(4 t)

A F (s) = s(−16+s2)2

B F (s) = 1(−16+s2)2

C F (s) = 1(16+s2)2

D F (s) = s(16+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

8 y − 6 y′ + y′′ = 4 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(7 t)U2π(t)

A y(t) = 6 cos(4 t)− 7132 sen(4 t)U2π(t) + 1

33 sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 26 5

B y(t) = 6 cos(4 t) + 7132 sen(4 t)U2π(t)− 1

33 sen(7 t)U2π(t)

C y(t) = 6 cos(4 t)− 7132 sen(4 t)U2π(t)− 1

33 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 6 sen(4 t)− 7132 cos(4 t)U2π(t)− 1

33 cos(7 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−4 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−4

B x−5

C x5

D x4

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y4 (y′)5

(y′′)6

= 1

A 611 z

116 = x

y23

+ C1

B z176 = 6

17 (3 y13 + C1)

C 617 z

176 = C1 + ln(y

23 )

D z176 = 17

2 y13 + C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 6x

2x′ − y′ = 4

con condiciones iniciales x(0) = 4 y y(0) = 4. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 320 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida

es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 26 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 8

−4 si 8 ≤ t < 16

A4 (−1+e−8 s)

1−e−16 s

B4 (− e−8 s+e8 s)

(1−e−16 s) s

C−4 (−1+e−8 s)

(1+e−8 s) s

D 4s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

3 0 < x < 2

−3 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b4, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A3 y A5.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ5, θ6, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:27

1. Resuelva la ED:dy

dx= 16− 4x− 4 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(4) = 5. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(5),

es decir, la funcion evaluada en x = 5.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −x y2 dx

A y(1 + 1

2 x2 y)

= C

B y + x2 y2 = C

C x2 + 2x y = C

D y = C1+x

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

3(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e3 (−x+ 13 x

3)

B y = − 13 e

(6 x−2 x3) + C e(−3 x+x3)

C y = − 13 + C e(−3 x+x

3)

D y = −e(6 x−2 x3) + C e(−3 x+x3)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−5x+ 6 y

x

A y = −1 + Cx6

B y = −x(1 + Cx6

)C y = x

(1 + Cx5

)D y = x

(C + x5

)E u = 1 + Cx6

F y = −x(1 + Cx5

)5. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos

y si inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 27 2

6. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 12 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 125 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

7. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5850 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.484765

B 0.363574

C 0.522321

D 0.783482

8. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 1 anos solamente permanecıa el 95 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 13.5134anos.

B tmedia = 0.526316anos.

C tmedia = 6.7567anos.

D tmedia = 27.0268anos.

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y − 8 y′ + y′′ = ex

A y = − 19 e

x + (C1 + xC2) e4 x

B y = 19 e

x + (C1 + xC2) e4 x

C y = − 13 e

x + (C1 + xC2) e4 x

D y = 13 e

x + (C1 + xC2) e4 x

10. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(4 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 8x2

)y′ + x y′′ = e4 x

2

x3

A yp = −4 e4 x2

+ e4 x2

x2

B yp = 164 e

4 x2 − 116 e

4 x2

x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 27 3

C yp = − 116 e

4 x2

+ 14 e

4 x2

x2

D yp = 116 e

4 x2 − 14 e

4 x2

x2

E yp = − 164 e

4 x2

+ 116 e

4 x2

x2

12. Sabiendo que y1 = cos(x) y y2 = sen(x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene

una solucion particular a la ecuacion diferencial

9 y + 9 y′′ = 4 csc(x)

A yp = 49 x cos(x)− 4

9 ln(sen(x)) sen(x)

B yp = −4x cos(x) + 4 ln(sen(x)) sen(x)

C yp = 49 cos(x) ln(sen(x))− 4

9 x sen(x)

D yp = − 49 x cos(x) + 4

9 ln(sen(x)) sen(x)

13. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 100 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 720 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1240F , R = 600Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 5

−2 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 3 sen2(2 t)

A F (s) = 32 ( 1

s + s4+s2 )

B F (s) = 32 ( 1

s −s

16+s2 )

C F (s) = 16 ( 1

s −s

16+s2 )

D F (s) = 3(

1s −

s16+s2

)E F (s) = 3

(1s −

s4+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

5 si 0 ≤ t < 5

0 si 5 ≤ t

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 27 4

A 5 s− 5 s e−5 s

B −5 + 5 e−5 s

C − 5s + 5

s e−5 s

D 5s −

5s e−5 s

E 5− 5 e−5 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t6 e5 t

A F (s) = 720(5+s)6

B F (s) = 720(−5+s)7

C F (s) = 720(−5+s)6

D F (s) = 720(5+s)7

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−77 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = s(−64+s2)2

B F (s) = 1(64+s2)2

C F (s) = s(64+s2)2

D F (s) = 1(−64+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8 con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 8 e7 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

8 y + 6 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−4 s + 1s (2+s) (4+s) e

−8 s

B Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (2+s) (4+s)

C Y (s) = e4 s+e8 s

s (2+s) (4+s)

D Y (s) = e4 s + 1s (2+s) (4+s) e

8 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 27 5

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

25 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Calcule el valor en x = 15 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 5 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 5 y

y′ = −5x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 35 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 310 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 310 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 8.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 4

−1 si 4 ≤ t < 8

A − e−4 s+e4 s

(1−e−8 s) s

B − −1+e−4 s

(1+e−4 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 27 6

C −1+e−4 s

1−e−8 s

D 1s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

2 0 < x < 1

−2 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a3, a7 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b4, b5 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A5, A7 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ5, θ6 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:28

1. Resuelva la ED:dy

dx= 16− 4x− 4 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(4) = 5. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(5),

es decir, la funcion evaluada en x = 5.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− 4x2 y

)dy = −3x y2 dx

A y = C (2− 4x)34

B y = Cx34 − 6x

C 2 y − 12 x

2 y2 = C

D3 (− 2

11+12 x

2 y)y

113

= C

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = Cx + sen(x)

x

B y = C + sen(x)

C y = C+cos(x)+x sen(x)x

D y = C + 1x

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−5x+ 6 y

x

A y = −x(1 + Cx6

)B y = −x

(1 + Cx5

)C y = −1 + Cx6

D y = x(C + x5

)E y = x

(1 + Cx5

)F u = 1 + Cx6

5. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 4 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 9 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 114.503

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 28 2

B 229.007

C 28.6258

D 57.2517

6. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 72oF, al exterior en donde la temperatura

es 15oF. Despues de 14 segundos, el termometro marca 44oF. Cuanto marca el termometro 25 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

7. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 18 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

8. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2700 millones.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

64 y − 16 y′ + y′′ = ex

A y = 149 e

x + (C1 + xC2) e8 x

B y = 17 e

x + (C1 + xC2) e8 x

C y = − 149 e

x + (C1 + xC2) e8 x

D y = − 17 e

x + (C1 + xC2) e8 x

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 2 + x+ C1 e5 x + C2 e

−3 x

Respuesta:

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (3x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 tan(3x) y′ + y′′ = sec(3x)

A yp = −9 cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

B yp = 19 cos(3x) + 1

9 sen(3x) tan(3x)

C yp = −3 cos(3x) + 3 sen(3x) tan(3x)

D yp = cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

E yp = 9 cos(3x) + 9 sen(3x) tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 28 3

12. Dado que y1 = e−3x y y2 = xe−3x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

9 y + 6 y′ + y′′ =1

xe−3 x

A y = −x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + x ln(x) e−3 x

B y = x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − ln(x)

C y = −x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + ln(x)

D y = x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − x ln(x) e−3 x

13. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 200Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 3

−4 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 500 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 7250 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 2 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 4 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 13 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(7 t)

A F (s) = 12 s(

125+s2 −

181+s2

)B F (s) = s2

(4+s2) (49+s2)

C F (s) = s(

14+s2 + 1

49+s2

)D F (s) = s

(1

25+s2 −1

81+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 28 4

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(7 t) e−8 t

A F (s) = 8+s113+16 s+s2

B F (s) = 8+s113−16 s+s2

C F (s) = 7113−16 s+s2

D F (s) = 7113+16 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

37 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t sen(5 t)

A F (s) = s(−25+s2)2

B F (s) = s(25+s2)2

C F (s) = 1(25+s2)2

D F (s) = 1(−25+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6 con ecuacion:

12 y − 8 y′ + y′′ = 6 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(3 t)U2π(t)

A y(t) = 6 sen(4 t) + 17 cos(3 t)U2π(t) + 3

28 cos(4 t)U2π(t)

B y(t) = 6 cos(4 t)− 17 sen(3 t)U2π(t) + 3

28 sen(4 t)U2π(t)

C y(t) = 6 cos(4 t) + 17 sen(3 t)U2π(t) + 3

28 sen(4 t)U2π(t)

D y(t) = 6 cos(4 t) + 17 sen(3 t)U2π(t)− 3

28 sen(4 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

20 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2sen(4 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 28 5

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)4

(y′′)5

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ y

y′ = −x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 45 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 25 kg/gal. A

este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 25 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 1

−9 si 1 ≤ t < 2

A 9s

B−9 (−1+e−s)

(1+e−s) s

C9 (−1+e−s)

1−e−2 s

D9 (− e−s+es)(1−e−2 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 28 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −4 < x < 0

1 0 < x < 4

−1 4 < x < 8

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b3, b5 y b6.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A4, A5 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ4, θ7, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:29

1. Resuelva la ED:dy

dx= 20− 5x− 4 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(4) = 6. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(5),

es decir, la funcion evaluada en x = 5.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(4− 4x2 y

)dy = −x y2 dx

A− 4

9+12 x

2 y

y9 = C

B 4 y − 32 x

2 y2 = C

C y = Cx14 − 1

3 x

D y = C (4− 4x)14

3. (x+

y3

ey

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C− yey −

y2

ey

B x = C y − yey −

y2

ey

C x = C y + yey −

y2

ey

D x = −e−y + Cy + y

ey

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 6 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C ex + 6 e2 x

B y = 6 ex + C e2 x

C y = C + 6 ex

D y = C e−2 x + 6 e−x

E y = C ex + e2 x

F y = C + 6 e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 29 2

5. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5900 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.361331

B 0.526786

C 0.481774

D 0.790179

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 6 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 800. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 0.000190735

B 0.00038147

C 0.000762939

D 0.0000953674

7. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se cuatriplica en 2 anos, cuantos anos demorara en quintuplicarse?

A 4.85294

B 3.75

C 2.5

D 2.32193

8. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 60oF, al exterior en donde la temperatura

es 17oF. Despues de 10 segundos, el termometro marca 47oF. Cuanto marca el termometro 34 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−10 y − 3 y′ + y′′ = −4 e4 x + 5x e2 x

A y = B e4 x +Axe2 x + C1 e−2 x + C2 e

5 x

B y = C e4 x + (B +Ax) e2 x + C1 e−2 x + C2 e

5 x

C y = B e4 x + (Ax+ C1) e2 x + C2 e5 x

D y = Ae2 x +B e4 x + C1 e−2 x + C2 e

5 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 7 cos(5x) + 5 sen(5x)

A y = C1 cos(3x) + 116 (−7 cos(3x)− 5 sen(3x)) + C2 sen(3x)

B y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 116 (7 cos(5x) + 5 sen(5x))

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 29 3

C y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 116 (−7 cos(5x)− 5 sen(5x))

D y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 116 (−7 cos(5x) + 5 sen(5x))

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (6x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−12 tan(6x) y′ + y′′ = sec(6x)

A yp = 136 cos(6x) + 1

36 sen(6x) tan(6x)

B yp = 36 cos(6x) + 36 sen(6x) tan(6x)

C yp = −6 cos(6x) + 6 sen(6x) tan(6x)

D yp = cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

E yp = −36 cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(3 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 6x2

)y′ + x y′′ = e3 x

2

x3

A yp = − 94 e

3 x2

+ 34 e

3 x2

x2

B yp = 112 e

3 x2 − 14 e

3 x2

x2

C yp = 136 e

3 x2 − 112 e

3 x2

x2

D yp = − 19 e

3 x2

+ 13 e

3 x2

x2

E yp = − 136 e

3 x2

+ 112 e

3 x2

x2

13. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 600 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 175 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 400Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 2 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 4 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 13 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(3 t) sen(8 t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 29 4

A F (s) = s2

(9+s2) (64+s2)

B F (s) = s(

19+s2 + 1

64+s2

)C F (s) = s

(1

25+s2 −1

121+s2

)D F (s) = 1

2 s(

125+s2 −

1121+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A 2− 2 e−4 s

B 2 s− 2 s e−4 s

C −2 + 2 e−4 s

D 2s −

2s e−4 s

E − 2s + 2

s e−4 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(3 t) e−6 t

A F (s) = 345−12 s+s2

B F (s) = 6+s45−12 s+s2

C F (s) = 6+s45+12 s+s2

D F (s) = 345+12 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

8 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

32t cos(4 t) +

1

128sen(4 t)

A F (s) = 1(16+s2)2

B F (s) = 1(−16+s2)2

C F (s) = s(16+s2)2

D F (s) = s(−16+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−32 y + 4 y′ + y′′ = t5 e4 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 29 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

6 y + 5 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−4 s + 1s (2+s) (3+s) e

−8 s

B Y (s) = e4 s+e8 s

s (2+s) (3+s)

C Y (s) = e4 s + 1s (2+s) (3+s) e

8 s

D Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (2+s) (3+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−4 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−4

B x5

C x4

D x−5

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 43 reduciendola en orden

81 y′ y′′ = 128 y

A y = (1 + 49 x)

3

B y = (1− 49 x)

− 45

C y = (1− 209 x)

− 35

D y = (1 + 43 x)

3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 4 y

y′ = −4x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 35 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 310 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 310 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 29 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 5, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 8.

f(t) =

8 si 0 ≤ t < 4

−8 si 4 ≤ t < 8

A−8 (−1+e−4 s)

(1+e−4 s) s

B 8s

C8 (−1+e−4 s)

1−e−8 s

D8 (− e−4 s+e4 s)

(1−e−8 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

4 0 < x < 2

−4 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a7 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b5, b7, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A4, A5 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ4, θ5, θ6 y θ7.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:30

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6− 2x− 3 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− 3x2 y

)dy = −2x y2 dx

A y = C (1− 3x)23

B y = Cx23 − 6x

C y − 12 x

2 y2 = C

D2 (− 1

8+12 x

2 y)y4 = C

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C + sen(x)

B y = C+cos(x)+x sen(x)x

C y = C + 1x

D y = Cx + sen(x)

x

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 2 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 2 ex

B y = C e−2 x + 2 e−x

C y = C ex + 2 e2 x

D y = 2 ex + C e2 x

E y = C ex + e2 x

F y = C + 2 e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 30 2

5. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos

y si inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 4 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 60.249

B 120.498

C 30.1245

D 15.0622

7. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5950 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.796875

B 0.359101

C 0.478802

D 0.53125

8. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 62oF, al exterior en donde la temperatura

es 9oF. Despues de 13 segundos, el termometro marca 41oF. Cuanto marca el termometro 31 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−14 y + 5 y′ + y′′ = −6 e6 x + 7x e7 x

A y = B e6 x +Axe7 x + C1 e−7 x + C2 e

2 x

B y = C e6 x + (B +Ax) e7 x + C1 e−7 x + C2 e

2 x

C y = B e6 x + (Ax+ C1) e7 x + C2 e2 x

D y = B e6 x +Ae7 x + C1 e−7 x + C2 e

2 x

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 9 + 9 ex + 4x

Respuesta:

11. Sabiendo que y1 = cos( 58 x) y y2 = sen( 5

8 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

25 y + 64 y′′ = 4 csc(5

8x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 30 3

A yp = − 325 x cos( 5

8 x) + 25625 ln(sen( 5

8 x)) sen( 58 x)

B yp = − 110 x cos( 5

8 x) + 425 ln(sen( 5

8 x)) sen( 58 x)

C yp = 110 x cos( 5

8 x)− 425 ln(sen( 5

8 x)) sen( 58 x)

D yp = 425 cos( 5

8 x) ln(sen( 58 x))− 1

10 x sen( 58 x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

B yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

C yp = x+ tan(2x)

D yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

E yp = − 12 x−

12 tan(2x)

F yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

13. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 500Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 5

−3 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 100 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 425 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 2 sen2(6 t)

A F (s) = 2(

1s −

s36+s2

)B F (s) = 1

s −s

144+s2

C F (s) = 1s + s

36+s2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 30 4

D F (s) = 14 ( 1

s −s

144+s2 )

E F (s) = 2(

1s −

s144+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A −3 + 3 e−2 s

B 3s −

3s e−2 s

C 3− 3 e−2 s

D − 3s + 3

s e−2 s

E 3 s− 3 s e−2 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(5 t) senh(6 t)

A F (s) = 60 s(61−12 s+s2) (61+12 s+s2)

B F (s) = 30(25+s2) (36+s2)

C F (s) = −30(6−s) (−5+s) (5+s) (6+s)

D F (s) = −30(6−s) (6+s) (25+s2)

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−60 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t sen(5 t)

A F (s) = 1(25+s2)2

B F (s) = s(−25+s2)2

C F (s) = 1(−25+s2)2

D F (s) = s(25+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7 con ecuacion:

42 y − 13 y′ + y′′ = 7 e6 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

30 y + 11 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 30 5

A Y (s) = e2 s + 1s (5+s) (6+s) e

4 s

B Y (s) = e2 s+e4 s

s (5+s) (6+s)

C Y (s) = e−2 s + 1s (5+s) (6+s) e

−4 s

D Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (5+s) (6+s)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

32 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(4 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 6 y y′′

A y56 = 6

56 + 5

6 x

B y56 = 6

56 + 5

6x

616

C y7 = 279936 + 7 x

616

D y = 6 e16 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 4 y

y′ = −4x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 320 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 320 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 30 6

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 5

−6 si 5 ≤ t < 10

A12 (1−2 e−5 s)(1−e−10 s) s

B6 (1+e−10 s−e−5 s)−1+e−10 s

C6 (1+e−10 s−2 e−5 s)

(1−e−5 s) s

D6 (1+e−10 s−2 e−5 s)

(1−e−10 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a5 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b5, b7, b8, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A4, A6 y A7.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ5, θ6, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:31

1. Resuelva la ED:dy

dx= 20− 4x− 5 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(5) = 5. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(6),

es decir, la funcion evaluada en x = 6.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 4x y2 dx

A y = C (1 + x)4

B−4 ( 1

6+12 x

2 y)y

32

= C

C y − 32 x

2 y2 = C

D −4x2 + 2x y = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−5 y + x y′ = x7 cos(7x)

A y = Cx5 − 149 x

5 cos(7x) + 17 x

6 sen(7x)

B y = C + 149 x

5 cos(7x) + 17 x

6 sen(7x)

C y = Cx5 + 149 x

5 cos(7x) + 17 x

6 sen(7x)

D y = C− 149 x

5 cos(7x) + 17 x

6 sen(7x)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =7x+ y

x

Respuesta:

5. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 90 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 31 2

6. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 2 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 13 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se quintuplica en 6 anos, cuantos anos demorara en septuplicarse?

A 7.25437

B 8.4

C 12.6

D 16.3059

9. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 8 + 3 ex + 9x

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−8 y − 2 y′ + y′′ = −4 e9 x + 3x e2 x

A y = B e9 x + (Ax+ C1) e2 x + C2 e4 x

B y = C e9 x + (B +Ax) e2 x + C1 e−2 x + C2 e

4 x

C y = B e9 x +Axe2 x + C1 e−2 x + C2 e

4 x

D y = Ae2 x +B e9 x + C1 e−2 x + C2 e

4 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = − 14 x−

14 tan(4x)

B yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

C yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

D yp = x+ tan(4x)

E yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 31 3

F yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

12. Dado que y1 = e−6x y y2 = xe−6x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

36 y + 12 y′ + y′′ =1

xe−6 x

A y = x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − ln(x)

B y = x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − x ln(x) e−6 x

C y = −x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + ln(x)

D y = −x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + x ln(x) e−6 x

13. En un circuito serie RC con C = 3800F , R = 400Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 3

−4 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 300 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 275 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 6 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 43 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 1 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(5 t) sen(6 t)

A F (s) = s(

125+s2 + 1

36+s2

)B F (s) = 1

2 s(

11+s2 −

1121+s2

)C F (s) = s

(1

1+s2 −1

121+s2

)D F (s) = s2

(25+s2) (36+s2)

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A 4− 4 e−2 s

B − 4s + 4

s e−2 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 31 4

C −4 + 4 e−2 s

D 4s −

4s e−2 s

E 4 s− 4 s e−2 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t7 e2 t

A F (s) = 5040(−2+s)7

B F (s) = 5040(−2+s)8

C F (s) = 5040(2+s)8

D F (s) = 5040(2+s)7

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

40 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(6 t)

A F (s) = 18 s+s3

(36+s2)3

B F (s) = −108 s+s3(36+s2)3

C F (s) = 108 s+s3

(36+s2)3

D F (s) = −18 s+s3(36+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−12 y − y′ + y′′ = t4 e4 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 :

64 y + y′′ = sen(5 t)U2π(t)

A y(t) = 4 cos(8 t) + 139 sen(5 t)U2π(t)− 5

312 sen(8 t)U2π(t)

B y(t) = 4 cos(8 t)− 139 sen(5 t)U2π(t) + 5

312 sen(8 t)U2π(t)

C y(t) = 4 cos(8 t) + 139 sen(5 t)U2π(t) + 5

312 sen(8 t)U2π(t)

D y(t) = 4 sen(8 t) + 139 cos(5 t)U2π(t) + 5

312 cos(8 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 31 5

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

4 y + 5x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−2

A x2

B −x2 ln(x)

C ln(x)x2

D x2 ln(x)

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)4

(y′′)2

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 5 y

y′ = −5x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 25 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 15 kg/gal. A

este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 80 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 15 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 7

−2 si 7 ≤ t < 14

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 31 6

A2 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−7 s) s

B2 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−14 s) s

C2 (1+e−14 s−e−7 s)−1+e−14 s

D4 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

4 0 < x < 3

−4 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a7, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b4, b6 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A6 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ4, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:32

1. Resuelva la ED:dy

dx= 20− 4x− 5 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(5) = 5. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(6),

es decir, la funcion evaluada en x = 6.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −6x y2 dx

A y = C(1+x)6

B y + 72 x

2 y2 = C

C 6x2 + 2x y = C

D6 (− 1

4+12 x

2 y)y

23

= C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

x y +(16 + x2

)y′ = 2x (16 + x2)

2

A y = C

(16+x2)12

+ 25 (16 + x2)

2

B y = − 25 (16 + x2)

−2+ C (16 + x2)

12

C y = C (16 + x2)12 + 2

5 (16 + x2)3

D y = C (16 + x2)12 − 2

5 (16 + x2)3

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =5x+ y

x

Respuesta:

5. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 61oF, al exterior en donde la temperatura es

9oF. Despues de 7 segundos, el termometro marca 43oF. Cuanto marca el termometro 32 segundos de haber salido? Suponga

que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del termometro y

la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 2 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 6 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 41.0792

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 32 2

B 328.634

C 164.317

D 82.1584

7. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 9 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 97 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

8. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 65 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−45 y + 4 y′ + y′′ = −2 e7 x + 8x e9 x

A y = B e7 x + (Ax+ C1) e9 x + C2 e5 x

B y = C e7 x + (B +Ax) e9 x + C1 e−9 x + C2 e

5 x

C y = B e7 x +Axe9 x + C1 e−9 x + C2 e

5 x

D y = B e7 x +Ae9 x + C1 e−9 x + C2 e

5 x

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 7 + 9 ex + 8x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

B yp = x+ tan(4x)

C yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

D yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

E yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

F yp = − 14 x−

14 tan(4x)

12. Dado que y1 = e−8x y y2 = xe−8x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

64 y + 16 y′ + y′′ =1

xe−8 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 32 3

A y = x e−8 x + C1 e−8 x + xC2 e

−8 x − x ln(x) e−8 x

B y = −x e−8 x + C1 e−8 x + xC2 e

−8 x + x ln(x) e−8 x

C y = x+ C1 e−8 x + xC2 e

−8 x − ln(x)

D y = −x+ C1 e−8 x + xC2 e

−8 x + ln(x)

13. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 300Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 2 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 4 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 13 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 400 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3400 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(2 t) cos(4 t)

A F (s) = s(

14+s2 + 1

36+s2

)B F (s) = s

(1

4+s2 + 116+s2

)C F (s) = s2

(4+s2) (16+s2)

D F (s) = 12 s(

14+s2 + 1

36+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = − sen(3 t) senh(3 t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 32 4

A F (s) = 9(3−s) (−3+s) (3+s)2

B F (s) = −18 s(18−6 s+s2) (18+6 s+s2)

C F (s) = −9(9+s2)2

D F (s) = 9(3−s) (3+s) (9+s2)

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

85 + 4 s+ s2

A f(t) = (cos(9 t)− 2 sen(9 t)) e−2 t

B f(t) = cos(9 t)− 2 sen(9 t)

C f(t) = cos(9 t)− 29 sen(9 t)

D f(t) = (cos(9 t)− 29 sen(9 t)) e−2 t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

12t2 sen(6 t)

A F (s) = −36+3 s2

(6+s2)3

B F (s) = 36+3 s2

(36+s2)3

C F (s) = −36+3 s2

(36+s2)3

D F (s) = −36+s2(36+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 3 con ecuacion:

6 y − 5 y′ + y′′ = 3 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

16 y + 10 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e−2 s + 1s (2+s) (8+s) e

−4 s

B Y (s) = e2 s+e4 s

s (2+s) (8+s)

C Y (s) = e2 s + 1s (2+s) (8+s) e

4 s

D Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (2+s) (8+s)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

13 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y (y′)5

(y′′)6

= 1

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 32 5

A z176 = 17

5 y56 + C1

B 617 z

176 = C1 + ln(y

16 )

C 611 z

116 = x

y16

+ C1

D z176 = 6

17 ( 65 y

56 + C1)

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 4 y

y′ = −4x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 710 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 720 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 720 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

8 si 0 ≤ t < 8

−8 si 8 ≤ t < 16

A 8s

B8 (− e−8 s+e8 s)

(1−e−16 s) s

C8 (−1+e−8 s)

1−e−16 s

D−8 (−1+e−8 s)

(1+e−8 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 32 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

3 0 < x < 1

−3 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a7, a8 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b6, b7 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A5, A6 y A7.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ4, θ5, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:33

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 4√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− x2 y

)dy = −4x y2 dx

A4 (− 1

2+12 x

2 y)y

32

= C

B y = C (3− x)4

C 3 y + 32 x

2 y2 = C

D y = 49 x+ Cx4

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C + 1x

B y = C + sen(x)

C y = Cx + sen(x)

x

D y = C+cos(x)+x sen(x)x

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 4 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C e−2 x + 4 e−x

B y = C ex + 4 e2 x

C y = C ex + e2 x

D y = 4 ex + C e2 x

E y = C + 4 ex

F y = C + 4 e2 x

5. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5250 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.703125

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 33 2

B 0.391603

C 0.46875

D 0.522137

6. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 301oF, 5 minutos despues su temperatura es de 197oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 73oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 96oF?

A 9.85577

B 19.7115

C 18.831

D 3.2524

7. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 4 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 9 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 31.6979

B 15.8489

C 3.96223

D 7.92447

8. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 80 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 7 cos(8x) + 4 sen(8x)

A y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (7 cos(8x) + 4 sen(8x))

B y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (−7 cos(8x)− 4 sen(8x))

C y = C1 cos(3x) + 155 (−7 cos(3x)− 4 sen(3x)) + C2 sen(3x)

D y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (−7 cos(8x) + 4 sen(8x))

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−42 y + y′ + y′′ = −2 e2 x + 4x e7 x

A y = B e2 x +Axe7 x + C1 e−7 x + C2 e

6 x

B y = C e2 x + (B +Ax) e7 x + C1 e−7 x + C2 e

6 x

C y = B e2 x +Ae7 x + C1 e−7 x + C2 e

6 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 33 3

D y = B e2 x + (Ax+ C1) e7 x + C2 e6 x

11. Sabiendo que y1 = cos(3x) y y2 = sen(3x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene

una solucion particular a la ecuacion diferencial

36 y + 4 y′′ = 8 csc(3x)

A yp = − 83 x cos(3x) + 8

9 ln(sen(3x)) sen(3x)

B yp = − 23 x cos(3x) + 2

9 ln(sen(3x)) sen(3x)

C yp = 23 x cos(3x)− 2

9 ln(sen(3x)) sen(3x)

D yp = 29 cos(3x) ln(sen(3x))− 2

3 x sen(3x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

B yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

C yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

D yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

E yp = x+ tan(3x)

F yp = − 13 x−

13 tan(3x)

13. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 200 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 950 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 7 sen2(8 t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 33 4

A F (s) = 114 ( 1

s −s

256+s2 )

B F (s) = 72 ( 1

s + s64+s2 )

C F (s) = 7(

1s −

s64+s2

)D F (s) = 7

(1s −

s256+s2

)E F (s) = 7

2 ( 1s −

s256+s2 )

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 5

0 si 5 ≤ t

A 2 s− 2 s e−5 s

B − 2s + 2

s e−5 s

C −2 + 2 e−5 s

D 2− 2 e−5 s

E 2s −

2s e−5 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(3 t) senh(5 t)

A F (s) = 30 s(34−10 s+s2) (34+10 s+s2)

B F (s) = 15(9+s2) (25+s2)

C F (s) = −15(5−s) (5+s) (9+s2)

D F (s) = −15(5−s) (−3+s) (3+s) (5+s)

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

68 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(5 t)

A F (s) = 15 s+s3

(25+s2)3

B F (s) = −75 s+s3(25+s2)3

C F (s) = 75 s+s3

(25+s2)3

D F (s) = −15 s+s3(25+s2)3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 33 5

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−12 y + 4 y′ + y′′ = t5 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

12 y + 8 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (2+s) (6+s)

B Y (s) = e4 s + 1s (2+s) (6+s) e

8 s

C Y (s) = e4 s+e8 s

s (2+s) (6+s)

D Y (s) = e−4 s + 1s (2+s) (6+s) e

−8 s

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

61 y − 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x5sen(6 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

y′ (y′′)3

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 5 y

y′ = −5x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 33 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 7

−2 si 7 ≤ t < 14

A2 (−1+e−7 s)

1−e−14 s

B2 (− e−7 s+e7 s)

(1−e−14 s) s

C 2s

D−2 (−1+e−7 s)

(1+e−7 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

2 0 < x < 1

−2 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a5, a6 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b5, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A5, A8, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ5, θ6, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:34

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 8, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −4 + x

A y2 = ln(−8x+ x2)

B y2 = ln(C(−8x+ x2

))

C y2 = ln(1− 8x+ x2)

D y2 = ln(C− 8x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 2x2 y

)dy = −x y2 dx

A y = C (3− 2x)12

B 3 y − 12 x

2 y2 = C

C− 3

5+12 x

2 y

y5 = C

D y = C√x− 2

3 x

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

2x y +(9 + x2

)y′ = 7x (9 + x2)

6

A y = C(9 + x2

)+ 1

2 (9 + x2)8

B y = C(9 + x2

)− 1

2 (9 + x2)8

C y = C9+x2 + 1

2 (9 + x2)6

D y = − 12 (9 + x2)

−6+ C

(9 + x2

)4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−5x+ 6 y

x

A y = x(C + x5

)B u = 1 + Cx6

C y = −x(1 + Cx6

)D y = x

(1 + Cx5

)E y = −1 + Cx6

F y = −x(1 + Cx5

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 34 2

5. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5900 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.790179

B 0.526786

C 0.361331

D 0.481774

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 6 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 11 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 12.6191

B 3.15479

C 6.30957

D 1.57739

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−64 y + y′′ = 4 e6 x + 8x+ 4x e8 x

A y = C e6 x + E + Dx+ C1 e−8 x + (Ax+B x2 + C2) e8 x

B y = D +B e6 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

C y = B e6 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ xC2) e8 x

D y = B e6 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

81 y + y′′ = 4 cos(4x) + 2 sen(4x)

A y = C1 cos(9x) + 165 (4 cos(4x)− 2 sen(4x)) + C2 sen(9x)

B y = C1 cos(9x) + C2 sen(9x) + 165 (4 cos(9x) + 2 sen(9x))

C y = C1 cos(9x) + 165 (−4 cos(4x)− 2 sen(4x)) + C2 sen(9x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 34 3

D y = C1 cos(9x) + 165 (4 cos(4x) + 2 sen(4x)) + C2 sen(9x)

11. Dado que y1 = e−6x y y2 = xe−6x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

36 y + 12 y′ + y′′ =1

xe−6 x

A y = x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − x ln(x) e−6 x

B y = −x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + ln(x)

C y = x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − ln(x)

D y = −x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + x ln(x) e−6 x

12. Sabiendo que y1 = x6 y y2 = x8son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

48 y − 13x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 12 x

3(15 x−2 − 1

3 x2)

B yp = 115 x

3

C yp = 12 (−x6 ln(x4) + x8 ln(x6))

D yp = 13 x

5

13. En un circuito serie RL con L = 350 H, R = 500 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 4125 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 600Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 3 sen2(6 t)

A F (s) = 3(

1s −

s144+s2

)B F (s) = 3

(1s −

s36+s2

)C F (s) = 3

2 ( 1s + s

36+s2 )

D F (s) = 32 ( 1

s −s

144+s2 )

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 34 4

E F (s) = 16 ( 1

s −s

144+s2 )

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(8 t) e−6 t

A F (s) = 6+s100+12 s+s2

B F (s) = 8100+12 s+s2

C F (s) = 6+s100−12 s+s2

D F (s) = 8100−12 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−45 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(8 t)

A F (s) = 24 s+s3

(64+s2)3

B F (s) = 192 s+s3

(64+s2)3

C F (s) = −24 s+s3(64+s2)3

D F (s) = −192 s+s3(64+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)5

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−24 y + 5 y′ + y′′ = t3 e3 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

14 y + 9 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (2+s) (7+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 34 5

B Y (s) = e4 s+e8 s

s (2+s) (7+s)

C Y (s) = e4 s + 1s (2+s) (7+s) e

8 s

D Y (s) = e−4 s + 1s (2+s) (7+s) e

−8 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−3 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x3

B x−4

C x−3

D x4

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)3

(y′′)2

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 5 y

y′ = −5x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 110 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 34 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 5

−6 si 5 ≤ t < 10

A6 (−1+e−5 s)

1−e−10 s

B6 (− e−5 s+e5 s)

(1−e−10 s) s

C−6 (−1+e−5 s)

(1+e−5 s) s

D 6s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

3 0 < x < 2

−3 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a4, a7, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b5, b6 y b7.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A6, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ4, θ7 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:35

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 7√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 3x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y = C (3− 3x)43

B 3 y + 12 x

2 y2 = C

C4 (− 3

10+12 x

2 y)y

52

= C

D y = 4x+ Cx43

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(x−13 x

3) + e(−2 x+23 x

3)

B y = C e(x−13 x

3)

C y = C e(x−13 x

3) − e(−2 x+ 23 x

3)

D y = 1 + C e(x−13 x

3)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−4x+ 5 y

x

A y = −x(1 + Cx4

)B y = x

(C + x4

)C y = x

(1 + Cx4

)D y = −1 + Cx5

E u = 1 + Cx5

F y = −x(1 + Cx5

)5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 304oF, 9 minutos despues su temperatura es de 205oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 75oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 93oF?

A 19.1818

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 35 2

B 40.4286

C 38.3636

D 5.34426

6. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 15 anos solamente permanecıa el 75 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 72.2826anos.

B tmedia = 10.anos.

C tmedia = 36.1413anos.

D tmedia = 18.0707anos.

7. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 900 aumenta 11 % en 5 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 25 anos?

A 4995.

B 9990.

C 9696.18

D 1516.55

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos

y si inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

64 y + y′′ = 5 cos(7x) + 5 sen(7x)

A y = C1 cos(8x) + 115 (5 cos(7x) + 5 sen(7x)) + C2 sen(8x)

B y = C1 cos(8x) + 115 (−5 cos(7x)− 5 sen(7x)) + C2 sen(8x)

C y = C1 cos(8x) + 115 (5 cos(7x)− 5 sen(7x)) + C2 sen(8x)

D y = C1 cos(8x) + C2 sen(8x) + 115 (5 cos(8x) + 5 sen(8x))

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−21 y + 4 y′ + y′′ = −3 e4 x + 9x e7 x

A y = B e4 x +Ae7 x + C1 e−7 x + C2 e

3 x

B y = B e4 x + (Ax+ C1) e7 x + C2 e3 x

C y = B e4 x +Axe7 x + C1 e−7 x + C2 e

3 x

D y = C e4 x + (B +Ax) e7 x + C1 e−7 x + C2 e

3 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 35 3

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(5 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 10x2

)y′ + x y′′ = e5 x

2

x3

A yp = − 1100 e

5 x2

+ 120 e

5 x2

x2

B yp = 1100 e

5 x2 − 120 e

5 x2

x2

C yp = − 254 e

5 x2

+ 54 e

5 x2

x2

D yp = 120 e

5 x2 − 14 e

5 x2

x2

E yp = − 125 e

5 x2

+ 15 e

5 x2

x2

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = x+ tan(2x)

B yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

C yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

D yp = − 12 x−

12 tan(2x)

E yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

F yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

13. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 300Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 3

−3 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 200 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 21100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(5 t) cos(7 t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 35 4

A F (s) = s2

(25+s2) (49+s2)

B F (s) = 12 s(

14+s2 + 1

144+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 + 1144+s2

)D F (s) = s

(1

25+s2 + 149+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 5

0 si 5 ≤ t

A − 2s + 2

s e−5 s

B 2 s− 2 s e−5 s

C −2 + 2 e−5 s

D 2− 2 e−5 s

E 2s −

2s e−5 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(3 t)

A F (s) = 6 s(9+s2)2

B F (s) = 6 s(−9+s2)2

C F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

D F (s) = (9 + s2)−1

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−8 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

98t cos(7 t) +

1

686sen(7 t)

A F (s) = s(49+s2)2

B F (s) = 1(−49+s2)2

C F (s) = 1(49+s2)2

D F (s) = s(−49+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 3 con ecuacion:

18 y − 9 y′ + y′′ = 3 e6 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 35 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

14 y + 9 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (2+s) (7+s)

B Y (s) = e−2 s + 1s (2+s) (7+s) e

−4 s

C Y (s) = e2 s+e4 s

s (2+s) (7+s)

D Y (s) = e2 s + 1s (2+s) (7+s) e

4 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

36 y + 13x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−6

A −x6 ln(x)

B x6

C ln(x)x6

D x6 ln(x)

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 6 y y′′

A y56 = 6

56 + 5

6x

616

B y = 6 e16 x

C y56 = 6

56 + 5

6 x

D y7 = 279936 + 7 x

616

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 4x

2x′ − y′ = 6

con condiciones iniciales x(0) = 6 y y(0) = 2. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 12 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 14 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 14 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 35 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 5, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 5

−6 si 5 ≤ t < 10

A12 (1−2 e−5 s)(1−e−10 s) s

B6 (1+e−10 s−2 e−5 s)

(1−e−10 s) s

C6 (1+e−10 s−e−5 s)−1+e−10 s

D6 (1+e−10 s−2 e−5 s)

(1−e−5 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

2 0 < x < 3

−2 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a5, a6 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b4, b5, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A3, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ4, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:36

1. Resuelva la ED:dy

dx= 18− 3x− 6 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(6) = 4. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(7),

es decir, la funcion evaluada en x = 7.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −x y2 dx

A x2 + 2x y = C

B y(1 + 1

2 x2 y)

= C

C y + x2 y2 = C

D y = C1+x

3. (3x+

y5

e9 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C− 181

y3

e9 y − 19y4

e9 y

B x = Cy3 −

19y2

e9 y + 181

y3

e9 y

C x = C y3 + 181

y3

e9 y − 19y4

e9 y

D x = C y3 − 181

y3

e9 y − 19y4

e9 y

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−x+ 2 y

x

A y = x (C + x)

B y = x (1 + Cx)

C y = −x(1 + Cx2

)D u = 1 + Cx2

E y = −x (1 + Cx)

F y = −1 + Cx2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 36 2

5. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.5 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

6. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 60 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en

dicho instante. Si su poblacion inicial de 1300 aumenta 18 % en 5 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la

poblacion dentro de 20 anos?

A 12272.

B 11911.1

C 2520.41

D 6136.

9. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 1 + x+ C1 e2 x + C2 e

−2 x

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−36 y − 5 y′ + y′′ = −3 e7 x + 5x e4 x

A y = C e7 x + (B +Ax) e4 x + C1 e−4 x + C2 e

9 x

B y = B e7 x + (Ax+ C1) e4 x + C2 e9 x

C y = Ae4 x +B e7 x + C1 e−4 x + C2 e

9 x

D y = B e7 x +Axe4 x + C1 e−4 x + C2 e

9 x

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (2x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 tan(2x) y′ + y′′ = sec(2x)

A yp = 4 cos(2x) + 4 sen(2x) tan(2x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 36 3

B yp = 14 cos(2x) + 1

4 sen(2x) tan(2x)

C yp = cos(2x)− 4 sen(2x) tan(2x)

D yp = −4 cos(2x)− 4 sen(2x) tan(2x)

E yp = −2 cos(2x) + 2 sen(2x) tan(2x)

12. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

A y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

B y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

C y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

D y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

13. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 300 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1300 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 300Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 2

−2 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 8 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(7 t)

A F (s) = s2

(4+s2) (49+s2)

B F (s) = s(

125+s2 −

181+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 + 149+s2

)D F (s) = 1

2 s(

125+s2 −

181+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 36 4

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 2

0 si t > 2

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(7 t)

A F (s) = 14 s(−49+s2)2

B F (s) = (49 + s2)−1

C F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

D F (s) = 14 s(49+s2)2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

A f(t) = cos(4 t)− sen(4 t)

B f(t) = cos(4 t)− 14 sen(4 t)

C f(t) = (cos(4 t)− 14 sen(4 t)) e−t

D f(t) = (cos(4 t)− sen(4 t)) e−t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

72t cos(6 t) +

1

432sen(6 t)

A F (s) = s(−36+s2)2

B F (s) = s(36+s2)2

C F (s) = 1(−36+s2)2

D F (s) = 1(36+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 3 con ecuacion:

21 y − 10 y′ + y′′ = 3 e7 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

18 y + 9 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e2 s+e4 s

s (3+s) (6+s)

B Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (3+s) (6+s)

C Y (s) = e2 s + 1s (3+s) (6+s) e

4 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 36 5

D Y (s) = e−2 s + 1s (3+s) (6+s) e

−4 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

9 y + 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−3

A x3 ln(x)

B −x3 ln(x)

C ln(x)x3

D x3

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y23 = 3

23 + 2

3 x

B y23 = 3

23 + 2

3x

313

C y = 3 e13 x

D y4 = 81 + 4 x

313

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 2 y

y′ = −2x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 110 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 36 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 6.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 3

−3 si 3 ≤ t < 6

A−3 (−1+e−3 s)

(1+e−3 s) s

B3 (−1+e−3 s)

1−e−6 s

C 3s

D3 (− e−3 s+e3 s)

(1−e−6 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

4 0 < x < 2

−4 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a6 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b5, b6, b7 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A6, A7 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ4, θ5, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:37

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 18− 6x− 3 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(4− 2x2 y

)dy = −4x y2 dx

A 4 y + x2 y2 = C

B y = C (4− 2x)2

C y = x+ Cx2

D4 (− 1

2+12 x

2 y)y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

4(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = − 14 + C e(−4 x+

43 x

3)

B y = C e4 (−x+ 13 x

3)

C y = −e(8 x− 83 x

3) + C e(−4 x+43 x

3)

D y = − 14 e

(8 x− 83 x

3) + C e(−4 x+43 x

3)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =5x+ y

x

Respuesta:

5. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se triplica en 4 anos, cuantos anos demorara en cuatriplicarse?

A 5.04744

B 8.

C 10.3529

D 5.33333

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 37 2

6. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 62 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.4 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos

y si inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

64 y + y′′ = 3 cos(2x) + 9 sen(2x)

A y = C1 cos(8x) + C2 sen(8x) + 160 (3 cos(8x) + 9 sen(8x))

B y = C1 cos(8x) + 160 (3 cos(2x)− 9 sen(2x)) + C2 sen(8x)

C y = C1 cos(8x) + 160 (−3 cos(2x)− 9 sen(2x)) + C2 sen(8x)

D y = C1 cos(8x) + 160 (3 cos(2x) + 9 sen(2x)) + C2 sen(8x)

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−64 y + y′′ = 4 e2 x + 5x+ 9x e8 x

A y = B e2 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

B y = B e2 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ xC2) e8 x

C y = C e2 x + E + Dx+ C1 e−8 x + (Ax+B x2 + C2) e8 x

D y = D +B e2 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(5 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 10x2

)y′ + x y′′ = e5 x

2

x3

A yp = − 125 e

5 x2

+ 15 e

5 x2

x2

B yp = − 1100 e

5 x2

+ 120 e

5 x2

x2

C yp = − 254 e

5 x2

+ 54 e

5 x2

x2

D yp = 120 e

5 x2 − 14 e

5 x2

x2

E yp = 1100 e

5 x2 − 120 e

5 x2

x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 37 3

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (3x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 tan(3x) y′ + y′′ = sec(3x)

A yp = −3 cos(3x) + 3 sen(3x) tan(3x)

B yp = 19 cos(3x) + 1

9 sen(3x) tan(3x)

C yp = −9 cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

D yp = 9 cos(3x) + 9 sen(3x) tan(3x)

E yp = cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

13. En un circuito serie RC con C = 1120F , R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 500 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3250 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(4 t) cos(7 t)

A F (s) = s(

116+s2 + 1

49+s2

)B F (s) = s2

(16+s2) (49+s2)

C F (s) = s(

19+s2 + 1

121+s2

)D F (s) = 1

2 s(

19+s2 + 1

121+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 6

0 si t > 6

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 37 4

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(3 t)

A F (s) = 6 s(−9+s2)2

B F (s) = (9 + s2)−1

C F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

D F (s) = 9+s2

−9+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

A f(t) = cos(5 t)− sen(5 t)

B f(t) = (cos(5 t)− 15 sen(5 t)) e−t

C f(t) = (cos(5 t)− sen(5 t)) e−t

D f(t) = cos(5 t)− 15 sen(5 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

128t cos(8 t) +

1

1024sen(8 t)

A F (s) = 1(−64+s2)2

B F (s) = s(−64+s2)2

C F (s) = 1(64+s2)2

D F (s) = s(64+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−15 y + 2 y′ + y′′ = t2 e3 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

20 y + 9 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (4+s) (5+s)

B Y (s) = e3 s + 1s (4+s) (5+s) e

6 s

C Y (s) = e3 s+e6 s

s (4+s) (5+s)

D Y (s) = e−3 s + 1s (4+s) (5+s) e

−6 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

2 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 37 5

B x2

C x

D 1x

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)3

(y′′)5

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 5x

2x′ − y′ = 6

con condiciones iniciales x(0) = 6 y y(0) = 5. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 920 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 5 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 320 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 5 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 10 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 1

−4 si 1 ≤ t < 2

A4 (1+e−2 s−e−s)−1+e−2 s

B4 (1+e−2 s−2 e−s)

(1−e−s) s

C8 (1−2 e−s)(1−e−2 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 37 6

D4 (1+e−2 s−2 e−s)

(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −4 < x < 0

4 0 < x < 4

−4 4 < x < 8

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a5, a6 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b6, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A5, A7 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ4, θ5 y θ7.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:38

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 4− 2x− 2 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− 3x2 y

)dy = −2x y2 dx

A y = C (1− 3x)23

B y = Cx23 − 6x

C y − 12 x

2 y2 = C

D2 (− 1

8+12 x

2 y)y4 = C

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C + sen(x)

B y = C+cos(x)+x sen(x)x

C y = Cx + sen(x)

x

D y = C + 1x

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−4x+ 5 y

x

A y = −x(1 + Cx4

)B y = −1 + Cx5

C u = 1 + Cx5

D y = x(1 + Cx4

)E y = −x

(1 + Cx5

)F y = x

(C + x4

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 38 2

5. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 14 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 143 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

6. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 71 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 295oF, 8 minutos despues su temperatura es de 198oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 66oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 95oF?

A 5.51699

B 32.9897

C 16.4948

D 30.0069

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 3 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 5 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 18.75

B 75.

C 9.375

D 37.5

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−54 y − 3 y′ + y′′ = −2 e3 x + 8x e6 x

A y = B e3 x + (Ax+ C1) e6 x + C2 e9 x

B y = C e3 x + (B +Ax) e6 x + C1 e−6 x + C2 e

9 x

C y = B e3 x +Ae6 x + C1 e−6 x + C2 e

9 x

D y = B e3 x +Axe6 x + C1 e−6 x + C2 e

9 x

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 2 + x+ C1 e2 x + C2 e

−x

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 38 3

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (6x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−12 tan(6x) y′ + y′′ = sec(6x)

A yp = 36 cos(6x) + 36 sen(6x) tan(6x)

B yp = −36 cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

C yp = 136 cos(6x) + 1

36 sen(6x) tan(6x)

D yp = −6 cos(6x) + 6 sen(6x) tan(6x)

E yp = cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

12. Dado que y1 = e−5x y y2 = xe−5x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

25 y + 10 y′ + y′′ =1

xe−5 x

A y = −x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + ln(x)

B y = −x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + x ln(x) e−5 x

C y = x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − x ln(x) e−5 x

D y = x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − ln(x)

13. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 100 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 325 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 7 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(8 t)

A F (s) = s(

14+s2 + 1

64+s2

)B F (s) = s2

(4+s2) (64+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 38 4

C F (s) = s(

136+s2 −

1100+s2

)D F (s) = 1

2 s(

136+s2 −

1100+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 4

0 si t > 4

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(8 t) e−6 t

A F (s) = −6+s100−12 s+s2

B F (s) = 8100−12 s+s2

C F (s) = 6+s100+12 s+s2

D F (s) = 8100+12 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = −1

8t cos(2 t) +

1

16sen(2 t)

A F (s) = 1(4+s2)2

B F (s) = s(−4+s2)2

C F (s) = s(4+s2)2

D F (s) = 1(−4+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−15 y − 2 y′ + y′′ = t5 e5 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

10 y + 7 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (2+s) (5+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 38 5

B Y (s) = e−5 s + 1s (2+s) (5+s) e

−10 s

C Y (s) = e5 s+e10 s

s (2+s) (5+s)

D Y (s) = e5 s + 1s (2+s) (5+s) e

10 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

16 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4

A − ln(x)x4

B x−4

C x4 ln(x)

D ln(x)x4

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y2 (y′)3

(y′′)6

= 1

A z52 = 15

4 y23 + C1

B z52 = 2

5 ( 32 y

23 + C1)

C 25 z

52 = C1 + ln(y

13 )

D 23 z

32 = x

y13

+ C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 3 y

y′ = −3x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 710 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 720 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 720 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 38 6

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 7

−3 si 7 ≤ t < 14

A6 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

B3 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−14 s) s

C3 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−7 s) s

D3 (1+e−14 s−e−7 s)−1+e−14 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

4 0 < x < 1

−4 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a3, a5, a6 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b5 y b6.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A3 y A4.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ4, θ6, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:39

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 5 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 24− 4x− 6 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −x y2 dx

A y + x2 y2 = C

B y = C1+x

C x2 + 2x y = C

D y(1 + 1

2 x2 y)

= C

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C + sen(x)

B y = C + 1x

C y = C+cos(x)+x sen(x)x

D y = Cx + sen(x)

x

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−5x+ 6 y

x

A y = −x(1 + Cx5

)B y = −1 + Cx6

C y = x(1 + Cx5

)D y = x

(C + x5

)E y = −x

(1 + Cx6

)F u = 1 + Cx6

5. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 70 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 39 2

6. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 72 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 2 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 86.1524

B 344.61

C 43.0762

D 172.305

8. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 90 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−36 y − 5 y′ + y′′ = −9 e3 x + 5x e4 x

A y = B e3 x +Ae4 x + C1 e−4 x + C2 e

9 x

B y = B e3 x + (Ax+ C1) e4 x + C2 e9 x

C y = B e3 x +Axe4 x + C1 e−4 x + C2 e

9 x

D y = C e3 x + (B +Ax) e4 x + C1 e−4 x + C2 e

9 x

10. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

25 y − 10 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (3x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 tan(3x) y′ + y′′ = sec(3x)

A yp = −3 cos(3x) + 3 sen(3x) tan(3x)

B yp = 19 cos(3x) + 1

9 sen(3x) tan(3x)

C yp = cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

D yp = 9 cos(3x) + 9 sen(3x) tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 39 3

E yp = −9 cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

12. Sabiendo que y1 = cos( 43 x) y y2 = sen( 4

3 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

16 y + 9 y′′ = 6 csc(4

3x)

A yp = − 92 x cos( 4

3 x) + 278 ln(sen( 4

3 x)) sen( 43 x)

B yp = 12 x cos( 4

3 x)− 38 ln(sen( 4

3 x)) sen( 43 x)

C yp = − 12 x cos( 4

3 x) + 38 ln(sen( 4

3 x)) sen( 43 x)

D yp = 38 cos( 4

3 x) ln(sen( 43 x))− 1

2 x sen( 43 x)

13. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 400 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 7200 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 150F , R = 100Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 4

−4 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 6 sen2(6 t)

A F (s) = 6(

1s −

s36+s2

)B F (s) = 1

12 ( 1s −

s144+s2 )

C F (s) = 3(

1s −

s144+s2

)D F (s) = 3

(1s + s

36+s2

)E F (s) = 6

(1s −

s144+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 39 4

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 2

0 si t > 2

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = − sen(4 t) senh(4 t)

A F (s) = −16(16+s2)2

B F (s) = −32 s(32−8 s+s2) (32+8 s+s2)

C F (s) = 16(4−s) (4+s) (16+s2)

D F (s) = 16(4−s) (−4+s) (4+s)2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−77 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t2 sen(8 t)

A F (s) = −64+s2(64+s2)3

B F (s) = −64+3 s2

(8+s2)3

C F (s) = 64+3 s2

(64+s2)3

D F (s) = −64+3 s2

(64+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7 con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 7 e8 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 0 :

25 y + y′′ = sen(6 t)U2π(t)

A y(t) = 5 cos(5 t) + 655 sen(5 t)U2π(t)− 1

11 sen(6 t)U2π(t)

B y(t) = 5 sen(5 t)− 655 cos(5 t)U2π(t)− 1

11 cos(6 t)U2π(t)

C y(t) = 5 cos(5 t)− 655 sen(5 t)U2π(t) + 1

11 sen(6 t)U2π(t)

D y(t) = 5 cos(5 t)− 655 sen(5 t)U2π(t)− 1

11 sen(6 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 39 5

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

16 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4

A ln(x)x4

B x−4

C − ln(x)x4

D x4 ln(x)

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 4 y y′′

A y5 = 1024 + 5 x√2

B y34 = 2

√2 + 3

4x√2

C y34 = 2

√2 + 3

4 x

D y = 4 e14 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 4 y

y′ = −4x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida

es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 39 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 8

−4 si 8 ≤ t < 16

A4 (−1+e−8 s)

1−e−16 s

B−4 (−1+e−8 s)

(1+e−8 s) s

C 4s

D4 (− e−8 s+e8 s)

(1−e−16 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

3 0 < x < 1

−3 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a4, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b4, b5, b6, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A3, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ5, θ7, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:40

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 5 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 12− 4x− 3 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− 2x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y = 4x+ Cx2

B y = C (1− 2x)2

C4 (− 1

8+12 x

2 y)y2 = C

D y + x2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = −1 + C e(−x+13 x

3)

B y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

C y = C e(−x+13 x

3)

D y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 2 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 2 e2 x

B y = C e−2 x + 2 e−x

C y = C ex + 2 e2 x

D y = 2 ex + C e2 x

E y = C ex + e2 x

F y = C + 2 ex

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 40 2

5. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 66 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

6. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 2 hrs el numero de bacterias estimado es 98N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se duplique.

A 11.7699

B 16.

C 3.55556

D 5.88495

8. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 700 aumenta 11 % en 9 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 36 anos?

A 6216.

B 1062.65

C 3108.

D 6033.18

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−40 y + 3 y′ + y′′ = −4 e4 x + 6x e8 x

A y = B e4 x +Ae8 x + C1 e−8 x + C2 e

5 x

B y = B e4 x + (Ax+ C1) e8 x + C2 e5 x

C y = B e4 x +Axe8 x + C1 e−8 x + C2 e

5 x

D y = C e4 x + (B +Ax) e8 x + C1 e−8 x + C2 e

5 x

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 3 + x+ C1 e3 x + C2 e

2 x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(2 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 4x2

)y′ + x y′′ = e2 x

2

x3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 40 3

A yp = − 14 e

2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

B yp = − 116 e

2 x2

+ 18 e

2 x2

x2

C yp = 116 e

2 x2 − 18 e

2 x2

x2

D yp = −e2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

E yp = 18 e

2 x2 − 14 e

2 x2

x2

12. Sabiendo que y1 = cos( 73 x) y y2 = sen( 7

3 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

49 y + 9 y′′ = 8 csc(7

3x)

A yp = − 247 x cos( 7

3 x) + 7249 ln(sen( 7

3 x)) sen( 73 x)

B yp = 821 x cos( 7

3 x)− 849 ln(sen( 7

3 x)) sen( 73 x)

C yp = − 821 x cos( 7

3 x) + 849 ln(sen( 7

3 x)) sen( 73 x)

D yp = 849 cos( 7

3 x) ln(sen( 73 x))− 8

21 x sen( 73 x)

13. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 600 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 120 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 3500F , R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(4 t) cos(7 t)

A F (s) = s(

19+s2 + 1

121+s2

)B F (s) = s

(1

16+s2 + 149+s2

)C F (s) = s2

(16+s2) (49+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 40 4

D F (s) = 12 s(

19+s2 + 1

121+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(8 t)

A F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

B F (s) = 16 s(64+s2)2

C F (s) = 16 s(−64+s2)2

D F (s) = (64 + s2)−1

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(4 t)− sen(4 t)) e−t

B f(t) = cos(4 t)− 14 sen(4 t)

C f(t) = cos(4 t)− sen(4 t)

D f(t) = (cos(4 t)− 14 sen(4 t)) e−t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

12t2 sen(6 t)

A F (s) = −36+3 s2

(6+s2)3

B F (s) = −36+3 s2

(36+s2)3

C F (s) = 36+3 s2

(36+s2)3

D F (s) = −36+s2(36+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 3 con ecuacion:

12 y − 7 y′ + y′′ = 3 e4 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

40 y + 13 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−4 s + 1s (5+s) (8+s) e

−8 s

B Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (5+s) (8+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 40 5

C Y (s) = e4 s+e8 s

s (5+s) (8+s)

D Y (s) = e4 s + 1s (5+s) (8+s) e

8 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

36 y + 13x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−6

A x6

B x6 ln(x)

C ln(x)x6

D −x6 ln(x)

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y (y′)2

(y′′)7

= 1

A 716 z

167 = C1 + ln(y

17 )

B 79 z

97 = x

y17

+ C1

C z167 = 8

3 y67 + C1

D z167 = 7

16 ( 76 y

67 + C1)

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 3 y

y′ = −3x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 910 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 920 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 80 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 920 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 40 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 8

−4 si 8 ≤ t < 16

A4 (1+e−16 s−e−8 s)−1+e−16 s

B4 (1+e−16 s−2 e−8 s)

(1−e−8 s) s

C8 (1−2 e−8 s)(1−e−16 s) s

D4 (1+e−16 s−2 e−8 s)

(1−e−16 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

2 0 < x < 2

−2 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a5, a7, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b6 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A4 y A6.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ4, θ6, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:41

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 9√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− 2x2 y

)dy = −3x y2 dx

A y = 3x+ Cx32

B 2 y + 12 x

2 y2 = C

C3 (− 2

7+12 x

2 y)y

73

= C

D y = C (2− 2x)32

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

6x y +(49 + x2

)y′ = 7x (49 + x2)

2

A y = C(49+x2)3

+ 710 (49 + x2)

2

B y = C (49 + x2)3 − 7

10 (49 + x2)8

C y = − 710 (49 + x2)

−2+ C (49 + x2)

3

D y = C (49 + x2)3

+ 710 (49 + x2)

8

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−x+ 2 y

x

A u = 1 + Cx2

B y = −1 + Cx2

C y = x (C + x)

D y = −x (1 + Cx)

E y = x (1 + Cx)

F y = −x(1 + Cx2

)5. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 55 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 41 2

6. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 69oF, al exterior en donde la temperatura

es 18oF. Despues de 9 segundos, el termometro marca 48oF. Cuanto marca el termometro 26 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

7. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 19 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 199 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos

y si inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y + y′′ = 6 cos(9x) + 5 sen(9x)

A y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 156 (6 cos(9x) + 5 sen(9x))

B y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 156 (−6 cos(9x) + 5 sen(9x))

C y = C1 cos(5x) + 156 (−6 cos(5x)− 5 sen(5x)) + C2 sen(5x)

D y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 156 (−6 cos(9x)− 5 sen(9x))

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−18 y − 7 y′ + y′′ = −9 e7 x + 2x e2 x

A y = C e7 x + (B +Ax) e2 x + C1 e−2 x + C2 e

9 x

B y = B e7 x +Axe2 x + C1 e−2 x + C2 e

9 x

C y = B e7 x + (Ax+ C1) e2 x + C2 e9 x

D y = Ae2 x +B e7 x + C1 e−2 x + C2 e

9 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

B yp = x+ tan(3x)

C yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

D yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

E yp = − 13 x−

13 tan(3x)

F yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 41 3

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(4 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 8x2

)y′ + x y′′ = e4 x

2

x3

A yp = −4 e4 x2

+ e4 x2

x2

B yp = − 116 e

4 x2

+ 14 e

4 x2

x2

C yp = 116 e

4 x2 − 14 e

4 x2

x2

D yp = 164 e

4 x2 − 116 e

4 x2

x2

E yp = − 164 e

4 x2

+ 116 e

4 x2

x2

13. En un circuito serie RC con C = 1250F , R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 4

−4 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 350 H, R = 400 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 7100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 6 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 43 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 1 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(6 t) sen(8 t)

A F (s) = s2

(36+s2) (64+s2)

B F (s) = s(

14+s2 −

1196+s2

)C F (s) = s

(1

36+s2 + 164+s2

)D F (s) = 1

2 s(

14+s2 −

1196+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A 4 s− 4 s e−4 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 41 4

B − 4s + 4

s e−4 s

C −4 + 4 e−4 s

D 4− 4 e−4 s

E 4s −

4s e−4 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(2 t) senh(6 t)

A F (s) = −12(6−s) (6+s) (4+s2)

B F (s) = 24 s(40−12 s+s2) (40+12 s+s2)

C F (s) = −12(6−s) (−2+s) (2+s) (6+s)

D F (s) = 12(4+s2) (36+s2)

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

50 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(7 t)− 17 sen(7 t)) e−t

B f(t) = cos(7 t)− 17 sen(7 t)

C f(t) = cos(7 t)− sen(7 t)

D f(t) = (cos(7 t)− sen(7 t)) e−t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

128t cos(8 t) +

1

1024sen(8 t)

A F (s) = s(64+s2)2

B F (s) = 1(64+s2)2

C F (s) = 1(−64+s2)2

D F (s) = s(−64+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−15 y − 2 y′ + y′′ = t2 e5 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

21 y + 10 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e2 s+e4 s

s (3+s) (7+s)

B Y (s) = e2 s + 1s (3+s) (7+s) e

4 s

C Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (3+s) (7+s)

D Y (s) = e−2 s + 1s (3+s) (7+s) e

−4 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 41 5

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

25 y − 5x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x3sen(4 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Calcule el valor en x = 13 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 3 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 6x

2x′ − y′ = 3

con condiciones iniciales x(0) = 3 y y(0) = 3. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 25 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 2

−1 si 2 ≤ t < 4

A − −1+e−2 s

(1+e−2 s) s

B −1+e−2 s

1−e−4 s

C 1s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 41 6

D − e−2 s+e2 s

(1−e−4 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

2 0 < x < 2

−2 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a4, a8, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b4, b5, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A7, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ5, θ7 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:42

1. Resuelva la ED:dy

dx= 6− 2x− 3 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(3) = 3. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(4),

es decir, la funcion evaluada en x = 4.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −4x y2 dx

A4 (− 1

2+12 x

2 y)√y = C

B y = C(1+x)4

C y + 52 x

2 y2 = C

D 4x2 + 2x y = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−7 y + x y′ = x9 cos(x)

A y = C− x7 cos(x) + x8 sen(x)

B y = C + x7 cos(x) + x8 sen(x)

C y = Cx7 + x7 cos(x) + x8 sen(x)

D y = Cx7 − x7 cos(x) + x8 sen(x)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 2 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 2 e2 x

B y = C ex + 2 e2 x

C y = 2 ex + C e2 x

D y = C ex + e2 x

E y = C + 2 ex

F y = C e−2 x + 2 e−x

5. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos

y si inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 42 2

6. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 65oF, al exterior en donde la temperatura

es 20oF. Despues de 6 segundos, el termometro marca 50oF. Cuanto marca el termometro 32 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

7. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 67 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 4 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 5 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 0.292969

B 1.17188

C 2.34375

D 0.585937

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−12 y + y′ + y′′ = −9 e9 x + 7x e4 x

A y = Ae4 x +B e9 x + C1 e−4 x + C2 e

3 x

B y = B e9 x +Axe4 x + C1 e−4 x + C2 e

3 x

C y = B e9 x + (Ax+ C1) e4 x + C2 e3 x

D y = C e9 x + (B +Ax) e4 x + C1 e−4 x + C2 e

3 x

11. Dado que y1 = e−8x y y2 = xe−8x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

64 y + 16 y′ + y′′ =1

xe−8 x

A y = −x e−8 x + C1 e−8 x + xC2 e

−8 x + x ln(x) e−8 x

B y = x e−8 x + C1 e−8 x + xC2 e

−8 x − x ln(x) e−8 x

C y = −x+ C1 e−8 x + xC2 e

−8 x + ln(x)

D y = x+ C1 e−8 x + xC2 e

−8 x − ln(x)

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (4x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−8 tan(4x) y′ + y′′ = sec(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 42 3

A yp = 16 cos(4x) + 16 sen(4x) tan(4x)

B yp = −16 cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

C yp = 116 cos(4x) + 1

16 sen(4x) tan(4x)

D yp = −4 cos(4x) + 4 sen(4x) tan(4x)

E yp = cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

13. En un circuito serie RL con L = 350 H, R = 600 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1400F , R = 600Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 3

−3 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(2 t) cos(8 t)

A F (s) = 12 s(

136+s2 + 1

100+s2

)B F (s) = s

(1

4+s2 + 164+s2

)C F (s) = s

(1

36+s2 + 1100+s2

)D F (s) = s2

(4+s2) (64+s2)

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 4

0 si t > 4

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 42 4

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(8 t)

A F (s) = (64 + s2)−1

B F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

C F (s) = 16 s(64+s2)2

D F (s) = 16 s(−64+s2)2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−21 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

12t sen(6 t)

A F (s) = 1(−36+s2)2

B F (s) = 1(36+s2)2

C F (s) = s(−36+s2)2

D F (s) = s(36+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−16 y + 6 y′ + y′′ = t2 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 0 :

36 y + y′′ = sen(2 t)U2π(t)

A y(t) = 5 cos(6 t) + 132 sen(2 t)U2π(t) + 1

96 sen(6 t)U2π(t)

B y(t) = 5 cos(6 t) + 132 sen(2 t)U2π(t)− 1

96 sen(6 t)U2π(t)

C y(t) = 5 sen(6 t) + 132 cos(2 t)U2π(t) + 1

96 cos(6 t)U2π(t)

D y(t) = 5 cos(6 t)− 132 sen(2 t)U2π(t) + 1

96 sen(6 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

9 y − 5x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x3

A x3 ln(x)

B x−3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 42 5

C − ln(x)x3

D ln(x)x3

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)6

(y′′)3

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ y

y′ = −x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 910 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 920 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 920 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 2

−9 si 2 ≤ t < 4

A9 (1+e−4 s−e−2 s)−1+e−4 s

B9 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−4 s) s

C18 (1−2 e−2 s)(1−e−4 s) s

D9 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−2 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 42 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

2 0 < x < 1

−2 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a3, a4, a8 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b6, b7 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A5, A6 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ4, θ7, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:43

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 9− 3x− 3 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 3x y2 dx

A y = C (1 + x)3

B −3x2 + 2x y = C

C y − x2 y2 = C

D−3 ( 1

5+12 x

2 y)y

53

= C

3. (10x+ e4 y y12

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C− 116 e

4 y y10 + 14 e

4 y y11

B x = Cy10 + 1

4 e4 y y9 + 1

16 e4 y y10

C x = C y10 − 116 e

4 y y10 + 14 e

4 y y11

D x = C y10 + 116 e

4 y y10 + 14 e

4 y y11

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−3x+ 4 y

x

A y = x(C + x3

)B y = x

(1 + Cx3

)C u = 1 + Cx4

D y = −x(1 + Cx3

)E y = −x

(1 + Cx4

)F y = −1 + Cx4

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 43 2

5. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 15 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 5 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 6 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 11 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 1.57739

B 12.6191

C 6.30957

D 3.15479

7. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 308oF, 3 minutos despues su temperatura es de 209oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 66oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 94oF?

A 6.48485

B 2.01429

C 12.9697

D 12.2986

8. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 2 + 3 ex + 6x

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

36 y − 12 y′ + y′′ = ex

A y = 15 e

x + (C1 + xC2) e6 x

B y = − 15 e

x + (C1 + xC2) e6 x

C y = 125 e

x + (C1 + xC2) e6 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 43 3

D y = − 125 e

x + (C1 + xC2) e6 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(2 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 4x2

)y′ + x y′′ = e2 x

2

x3

A yp = −e2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

B yp = − 14 e

2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

C yp = 18 e

2 x2 − 14 e

2 x2

x2

D yp = 116 e

2 x2 − 18 e

2 x2

x2

E yp = − 116 e

2 x2

+ 18 e

2 x2

x2

12. Dado que y1 = e−2x y y2 = xe−2x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

4 y + 4 y′ + y′′ =1

xe−2 x

A y = −x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + ln(x)

B y = −x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + x ln(x) e−2 x

C y = x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − x ln(x) e−2 x

D y = x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − ln(x)

13. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 600 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 125 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 300Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 2

−2 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 8 sen2(5 t)

A F (s) = 8(

1s −

s100+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 43 4

B F (s) = 8(

1s −

s25+s2

)C F (s) = 4

(1s + s

25+s2

)D F (s) = 4

(1s −

s100+s2

)E F (s) = 1

16 ( 1s −

s100+s2 )

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A 4− 4 e−4 s

B 4 s− 4 s e−4 s

C 4s −

4s e−4 s

D −4 + 4 e−4 s

E − 4s + 4

s e−4 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = − sen(4 t) senh(5 t)

A F (s) = −20(16+s2) (25+s2)

B F (s) = −40 s(41−10 s+s2) (41+10 s+s2)

C F (s) = 20(5−s) (5+s) (16+s2)

D F (s) = 20(5−s) (−4+s) (4+s) (5+s)

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−80 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

128t cos(8 t) +

1

1024sen(8 t)

A F (s) = s(−64+s2)2

B F (s) = 1(−64+s2)2

C F (s) = 1(64+s2)2

D F (s) = s(64+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8 con ecuacion:

48 y − 14 y′ + y′′ = 8 e6 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 43 5

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(6 t)U2π(t)

A y(t) = 3 sen(4 t)− 340 cos(4 t)U2π(t)− 1

20 cos(6 t)U2π(t)

B y(t) = 3 cos(4 t)− 340 sen(4 t)U2π(t) + 1

20 sen(6 t)U2π(t)

C y(t) = 3 cos(4 t)− 340 sen(4 t)U2π(t)− 1

20 sen(6 t)U2π(t)

D y(t) = 3 cos(4 t) + 340 sen(4 t)U2π(t)− 1

20 sen(6 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

2 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x

B x2

C 1x

D x−2

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y4 (y′)5

(y′′)7

= 1

A z197 = 7

19 ( 73 y

37 + C1)

B 719 z

197 = C1 + ln(y

47 )

C 712 z

127 = x

y47

+ C1

D z197 = 19

3 y37 + C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 2 y

y′ = −2x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 710 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 720 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 80 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 720 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 43 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 5

−2 si 5 ≤ t < 10

A2 (1+e−10 s−2 e−5 s)

(1−e−10 s) s

B2 (1+e−10 s−2 e−5 s)

(1−e−5 s) s

C2 (1+e−10 s−e−5 s)−1+e−10 s

D4 (1−2 e−5 s)(1−e−10 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

3 0 < x < 3

−3 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a5 y a6.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b4, b7, b8, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A4, A7 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ5, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:44

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 10, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −5 + x

A y2 = ln(C(−10x+ x2

))

B y2 = ln(C− 10x+ x2)

C y2 = ln(−10x+ x2)

D y2 = ln(1− 10x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− x2 y

)dy = −4x y2 dx

A4 (− 1

3+12 x

2 y)y

32

= C

B 2 y + 32 x

2 y2 = C

C y = C (2− x)4

D y = 23 x+ Cx4

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

4(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e4 (−x+ 13 x

3)

B y = − 14 + C e(−4 x+

43 x

3)

C y = −e(8 x− 83 x

3) + C e(−4 x+43 x

3)

D y = − 14 e

(8 x− 83 x

3) + C e(−4 x+43 x

3)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =3x+ y

x

Respuesta:

5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 303oF, 3 minutos despues su temperatura es de 192oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 74oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 93oF?

A 11.2631

B 1.85158

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 44 2

C 11.3514

D 5.67568

6. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5400 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.723214

B 0.384399

C 0.512532

D 0.482143

7. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.6 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

8. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se sextuplica en 2 anos, cuantos anos demorara en septuplicarse?

A 2.33333

B 3.5

C 4.52941

D 2.17207

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−27 y − 6 y′ + y′′ = −2 e4 x + 9x e3 x

A y = B e4 x +Axe3 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

B y = C e4 x + (B +Ax) e3 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

C y = B e4 x + (Ax+ C1) e3 x + C2 e9 x

D y = Ae3 x +B e4 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

A y = − 136 e

x + (C1 + xC2) e7 x

B y = 136 e

x + (C1 + xC2) e7 x

C y = − 16 e

x + (C1 + xC2) e7 x

D y = 16 e

x + (C1 + xC2) e7 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 44 3

11. Sabiendo que y1 = cos( 57 x) y y2 = sen( 5

7 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

25 y + 49 y′′ = 2 csc(5

7x)

A yp = − 235 x cos( 5

7 x) + 225 ln(sen( 5

7 x)) sen( 57 x)

B yp = 235 x cos( 5

7 x)− 225 ln(sen( 5

7 x)) sen( 57 x)

C yp = 225 cos( 5

7 x) ln(sen( 57 x))− 2

35 x sen( 57 x)

D yp = − 145 x cos( 5

7 x) + 9825 ln(sen( 5

7 x)) sen( 57 x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(3 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 6x2

)y′ + x y′′ = e3 x

2

x3

A yp = 112 e

3 x2 − 14 e

3 x2

x2

B yp = 136 e

3 x2 − 112 e

3 x2

x2

C yp = − 19 e

3 x2

+ 13 e

3 x2

x2

D yp = − 136 e

3 x2

+ 112 e

3 x2

x2

E yp = − 94 e

3 x2

+ 34 e

3 x2

x2

13. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1150F , R = 300Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 4

−2 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 400 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 350 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(3 t) sen(5 t)

A F (s) = s(

14+s2 −

164+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 44 4

B F (s) = 12 s(

14+s2 −

164+s2

)C F (s) = s2

(9+s2) (25+s2)

D F (s) = s(

19+s2 + 1

25+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 6

0 si t > 6

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(8 t) e−7 t

A F (s) = 8113−14 s+s2

B F (s) = 8113+14 s+s2

C F (s) = 7+s113+14 s+s2

D F (s) = −7+s113−14 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

85 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(8 t)

A F (s) = −24 s+s3(64+s2)3

B F (s) = 192 s+s3

(64+s2)3

C F (s) = 24 s+s3

(64+s2)3

D F (s) = −192 s+s3(64+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−42 y − y′ + y′′ = t5 e7 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 44 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

20 y + 9 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e3 s + 1s (4+s) (5+s) e

6 s

B Y (s) = e−3 s + 1s (4+s) (5+s) e

−6 s

C Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (4+s) (5+s)

D Y (s) = e3 s+e6 s

s (4+s) (5+s)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

45 y − 11x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x6sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 12 reduciendola en orden

24 y′ y′′ = 2 y

A y = (1− 56 x)

− 35

B y = (1− 16 x)

− 45

C y = (1 + 16 x)

3

D y = (1 + 12 x)

3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 6x

2x′ − y′ = 1

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 5. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 25 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 44 6

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 5

−3 si 5 ≤ t < 10

A3 (−1+e−5 s)

1−e−10 s

B 3s

C−3 (−1+e−5 s)

(1+e−5 s) s

D3 (− e−5 s+e5 s)

(1−e−10 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a3, a4, a8 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b4, b5, b6 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A5 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ5, θ6 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:45

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 7√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −7x y2 dx

A 7x2 + 2x y = C

B7 (− 1

5+12 x

2 y)y

57

= C

C y + 4x2 y2 = C

D y = C(1+x)7

3. (4x+

y6

e5 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C y4 + 125

y4

e5 y − 15y5

e5 y

B x = C− 125

y4

e5 y − 15y5

e5 y

C x = Cy4 −

15y3

e5 y + 125

y4

e5 y

D x = C y4 − 125

y4

e5 y − 15y5

e5 y

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 3 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = 3 ex + C e2 x

B y = C + 3 ex

C y = C e−2 x + 3 e−x

D y = C + 3 e2 x

E y = C ex + e2 x

F y = C ex + 3 e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 45 2

5. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 3 hrs el numero de bacterias estimado es 97N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se duplique.

A 10.5

B 4.13713

C 4.66667

D 8.27426

6. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 69oF, al exterior en donde la temperatura

es 16oF. Despues de 12 segundos, el termometro marca 48oF. Cuanto marca el termometro 31 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 63 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y − 10 y′ + y′′ = ex

A y = 14 e

x + (C1 + xC2) e5 x

B y = − 14 e

x + (C1 + xC2) e5 x

C y = − 116 e

x + (C1 + xC2) e5 x

D y = 116 e

x + (C1 + xC2) e5 x

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−10 y − 3 y′ + y′′ = −2 e9 x + 2x e2 x

A y = C e9 x + (B +Ax) e2 x + C1 e−2 x + C2 e

5 x

B y = B e9 x + (Ax+ C1) e2 x + C2 e5 x

C y = Ae2 x +B e9 x + C1 e−2 x + C2 e

5 x

D y = B e9 x +Axe2 x + C1 e−2 x + C2 e

5 x

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (3x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 tan(3x) y′ + y′′ = sec(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 45 3

A yp = −3 cos(3x) + 3 sen(3x) tan(3x)

B yp = 9 cos(3x) + 9 sen(3x) tan(3x)

C yp = 19 cos(3x) + 1

9 sen(3x) tan(3x)

D yp = cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

E yp = −9 cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

12. Dado que y1 = e−6x y y2 = xe−6x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

36 y + 12 y′ + y′′ =1

xe−6 x

A y = −x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + x ln(x) e−6 x

B y = x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − ln(x)

C y = −x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + ln(x)

D y = x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − x ln(x) e−6 x

13. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 200 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 9100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 7 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 3200F , R = 200Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(6 t) sen(8 t)

A F (s) = 12 s(

14+s2 −

1196+s2

)B F (s) = s2

(36+s2) (64+s2)

C F (s) = s(

136+s2 + 1

64+s2

)D F (s) = s

(1

4+s2 −1

196+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 45 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 1

0 si 1 ≤ t

A −2 + 2 e−s

B 2s −

2s e−s

C 2− 2 e−s

D 2 s− 2 s e−s

E − 2s + 2

s e−s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(7 t) e−7 t

A F (s) = 7+s98−14 s+s2

B F (s) = 7+s98+14 s+s2

C F (s) = 798−14 s+s2

D F (s) = 798+14 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

32t cos(4 t) +

1

128sen(4 t)

A F (s) = 1(16+s2)2

B F (s) = s(16+s2)2

C F (s) = 1(−16+s2)2

D F (s) = s(−16+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−6 y + y′ + y′′ = t2 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 :

49 y + y′′ = sen(2 t)U2π(t)

A y(t) = 8 cos(7 t) + 145 sen(2 t)U2π(t) + 2

315 sen(7 t)U2π(t)

B y(t) = 8 cos(7 t)− 145 sen(2 t)U2π(t) + 2

315 sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 45 5

C y(t) = 8 sen(7 t) + 145 cos(2 t)U2π(t) + 2

315 cos(7 t)U2π(t)

D y(t) = 8 cos(7 t) + 145 sen(2 t)U2π(t)− 2

315 sen(7 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−2 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x3

B x−2

C x2

D x−3

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

192 y′ y′′ = 128 y

A y = (1− 13 x)

− 45

B y = (1− 53 x)

− 35

C y = (1 + 13 x)

3

D y = (1 + x)3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 2x

2x′ − y′ = 1

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 2. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 45 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 8.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 4

−9 si 4 ≤ t < 8

A9 (1+e−8 s−2 e−4 s)

(1−e−8 s) s

B18 (1−2 e−4 s)(1−e−8 s) s

C9 (1+e−8 s−2 e−4 s)

(1−e−4 s) s

D9 (1+e−8 s−e−4 s)−1+e−8 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

4 0 < x < 1

−4 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a5 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b6, b7, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A3, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ4, θ5, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:46

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6− 3x− 2 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(4− 4x2 y

)dy = −2x y2 dx

A 4 y − x2 y2 = C

B y = C (4− 4x)12

C2 (− 2

5+12 x

2 y)y5 = C

D y = C√x− x

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−3(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(3 x−x3) + 1

3 e(−6 x+2 x3)

B y = 13 + C e(3 x−x

3)

C y = C

e3 (−x+1

3x3)

D y = C e(3 x−x3) − e(−6 x+2 x3)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =8x+ y

x

Respuesta:

5. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 19 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 197 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

6. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 900 aumenta 13 % en 9 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 54 anos?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 46 2

A 1873.76

B 12204.

C 11845.1

D 6102.

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 6000 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.356886

B 0.535714

C 0.475848

D 0.803571

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−72 y − y′ + y′′ = −5 e3 x + 3x e8 x

A y = B e3 x + (Ax+ C1) e8 x + C2 e9 x

B y = B e3 x +Axe8 x + C1 e−8 x + C2 e

9 x

C y = B e3 x +Ae8 x + C1 e−8 x + C2 e

9 x

D y = C e3 x + (B +Ax) e8 x + C1 e−8 x + C2 e

9 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y + y′′ = 9 cos(8x) + 3 sen(8x)

A y = C1 cos(5x) + 139 (−9 cos(5x)− 3 sen(5x)) + C2 sen(5x)

B y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (−9 cos(8x)− 3 sen(8x))

C y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (−9 cos(8x) + 3 sen(8x))

D y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (9 cos(8x) + 3 sen(8x))

11. Dado que y1 = e−3x y y2 = xe−3x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

9 y + 6 y′ + y′′ =1

xe−3 x

A y = −x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + x ln(x) e−3 x

B y = x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − x ln(x) e−3 x

C y = x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − ln(x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 46 3

D y = −x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + ln(x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

B yp = x+ tan(3x)

C yp = − 13 x−

13 tan(3x)

D yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

E yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

F yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

13. En un circuito serie RC con C = 1100F , R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 200 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 110 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 10 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(4 t) cos(8 t)

A F (s) = s2

(16+s2) (64+s2)

B F (s) = s(

116+s2 + 1

144+s2

)C F (s) = 1

2 s(

116+s2 + 1

144+s2

)D F (s) = s

(1

16+s2 + 164+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

5 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 46 4

A 5s −

5s e−4 s

B 5 s− 5 s e−4 s

C 5− 5 e−4 s

D −5 + 5 e−4 s

E − 5s + 5

s e−4 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(5 t) senh(3 t)

A F (s) = −15(3−s) (−5+s) (3+s) (5+s)

B F (s) = 15(9+s2) (25+s2)

C F (s) = −15(3−s) (3+s) (25+s2)

D F (s) = 30 s(34−6 s+s2) (34+6 s+s2)

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−3 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

4t sen(2 t)

A F (s) = 1(4+s2)2

B F (s) = s(4+s2)2

C F (s) = s(−4+s2)2

D F (s) = 1(−4+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−48 y + 2 y′ + y′′ = t2 e6 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

28 y + 11 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e5 s+e10 s

s (4+s) (7+s)

B Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (4+s) (7+s)

C Y (s) = e−5 s + 1s (4+s) (7+s) e

−10 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 46 5

D Y (s) = e5 s + 1s (4+s) (7+s) e

10 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

3 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x2

B x−3

C x3

D x−2

25. Calcule el valor en x = 15 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 5 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 6x

2x′ − y′ = 2

con condiciones iniciales x(0) = 2 y y(0) = 2. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 920 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 5 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 320 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 5 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 10 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 2

−1 si 2 ≤ t < 4

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 46 6

A 1+e−4 s−e−2 s

−1+e−4 s

B 1+e−4 s−2 e−2 s

(1−e−4 s) s

C2 (1−2 e−2 s)(1−e−4 s) s

D 1+e−4 s−2 e−2 s

(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

1 0 < x < 3

−1 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a5, a6, a7 y a8.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b5, b7, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A4, A6 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ4, θ5, θ6 y θ7.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:47

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 4, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −2 + x

A y2 = ln(C(−4x+ x2

))

B y2 = ln(1− 4x+ x2)

C y2 = ln(C− 4x+ x2)

D y2 = ln(−4x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(4− 3x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y = 3x+ Cx43

B y = C (4− 3x)43

C4 (− 2

5+12 x

2 y)y

52

= C

D 4 y + 12 x

2 y2 = C

3. (10x+ e6 y y12

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = Cy10 + 1

6 e6 y y9 + 1

36 e6 y y10

B x = C− 136 e

6 y y10 + 16 e

6 y y11

C x = C y10 + 136 e

6 y y10 + 16 e

6 y y11

D x = C y10 − 136 e

6 y y10 + 16 e

6 y y11

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 3 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C ex + 3 e2 x

B y = 3 ex + C e2 x

C y = C e−2 x + 3 e−x

D y = C + 3 ex

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 47 2

E y = C + 3 e2 x

F y = C ex + e2 x

5. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 72 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

6. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 11 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 114 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos

y si inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 4 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 1.1604

B 9.28318

C 4.64159

D 2.32079

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

81 y + y′′ = 7 cos(4x) + 4 sen(4x)

A y = C1 cos(9x) + C2 sen(9x) + 165 (7 cos(9x) + 4 sen(9x))

B y = C1 cos(9x) + 165 (7 cos(4x)− 4 sen(4x)) + C2 sen(9x)

C y = C1 cos(9x) + 165 (7 cos(4x) + 4 sen(4x)) + C2 sen(9x)

D y = C1 cos(9x) + 165 (−7 cos(4x)− 4 sen(4x)) + C2 sen(9x)

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−6 y − y′ + y′′ = −6 e4 x + 9x e2 x

A y = B e4 x +Axe2 x + C1 e−2 x + C2 e

3 x

B y = C e4 x + (B +Ax) e2 x + C1 e−2 x + C2 e

3 x

C y = B e4 x + (Ax+ C1) e2 x + C2 e3 x

D y = Ae2 x +B e4 x + C1 e−2 x + C2 e

3 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 47 3

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

B yp = − 12 x−

12 tan(2x)

C yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

D yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

E yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

F yp = x+ tan(2x)

12. Sabiendo que y1 = cos( 23 x) y y2 = sen( 2

3 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

16 y + 36 y′′ = 6 csc(2

3x)

A yp = 14 x cos( 2

3 x)− 38 ln(sen( 2

3 x)) sen( 23 x)

B yp = −9x cos( 23 x) + 27

2 ln(sen( 23 x)) sen( 2

3 x)

C yp = − 14 x cos( 2

3 x) + 38 ln(sen( 2

3 x)) sen( 23 x)

D yp = 38 cos( 2

3 x) ln(sen( 23 x))− 1

4 x sen( 23 x)

13. En un circuito serie RC con C = 3100F , R = 100Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 400 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 116 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(5 t) sen(6 t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 47 4

A F (s) = s(

125+s2 + 1

36+s2

)B F (s) = s2

(25+s2) (36+s2)

C F (s) = 12 s(

11+s2 −

1121+s2

)D F (s) = s

(1

1+s2 −1

121+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A −3 + 3 e−2 s

B 3− 3 e−2 s

C 3 s− 3 s e−2 s

D − 3s + 3

s e−2 s

E 3s −

3s e−2 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(2 t) e−2 t

A F (s) = −2+s8−4 s+s2

B F (s) = 28+4 s+s2

C F (s) = 28−4 s+s2

D F (s) = 2+s8+4 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

14t2 sen(7 t)

A F (s) = −49+s2(49+s2)3

B F (s) = 49+3 s2

(49+s2)3

C F (s) = −49+3 s2

(7+s2)3

D F (s) = −49+3 s2

(49+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−48 y + 2 y′ + y′′ = t4 e6 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 47 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

18 y + 9 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e4 s + 1s (3+s) (6+s) e

8 s

B Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (3+s) (6+s)

C Y (s) = e−4 s + 1s (3+s) (6+s) e

−8 s

D Y (s) = e4 s+e8 s

s (3+s) (6+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−3 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x3

B x−3

C x−4

D x4

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y4 = 81 + 4 x

313

B y = 3 e13 x

C y23 = 3

23 + 2

3x

313

D y23 = 3

23 + 2

3 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 2 y

y′ = −2x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 12 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 14 kg/gal. A

este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 14 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 47 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 1

−3 si 1 ≤ t < 2

A3 (−1+e−s)

1−e−2 s

B−3 (−1+e−s)

(1+e−s) s

C 3s

D3 (− e−s+es)(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a6, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b5, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A3, A7 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ8, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:48

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 9√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −5x y2 dx

A5 (− 1

3+12 x

2 y)y

35

= C

B 5x2 + 2x y = C

C y + 3x2 y2 = C

D y = C(1+x)5

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−2(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(2 x−23 x

3) − e(−4 x+ 43 x

3)

B y = C e(2 x−23 x

3) + 12 e

(−4 x+ 43 x

3)

C y = 12 + C e(2 x−

23 x

3)

D y = C

e2 (−x+1

3x3)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 6 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = 6 ex + C e2 x

B y = C e−2 x + 6 e−x

C y = C + 6 ex

D y = C ex + e2 x

E y = C + 6 e2 x

F y = C ex + 6 e2 x

5. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 600 individuos

y si inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 48 2

6. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 290oF, 5 minutos despues su temperatura es de 200oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 72oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 92oF?

A 3.08709

B 22.

C 22.4312

D 11.

7. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 90 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

8. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 1 hr el numero de bacterias estimado es 112 N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se sextuplique.

A 1.09091

B 0.52552

C 1.11111

D 1.05104

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y + y′′ = 8 cos(8x) + 7 sen(8x)

A y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (−8 cos(8x)− 7 sen(8x))

B y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (−8 cos(8x) + 7 sen(8x))

C y = C1 cos(5x) + 139 (−8 cos(5x)− 7 sen(5x)) + C2 sen(5x)

D y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 139 (8 cos(8x) + 7 sen(8x))

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 3 + x+ C1 e4 x + C2 e

2 x

Respuesta:

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (3x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 tan(3x) y′ + y′′ = sec(3x)

A yp = 9 cos(3x) + 9 sen(3x) tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 48 3

B yp = 19 cos(3x) + 1

9 sen(3x) tan(3x)

C yp = cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

D yp = −9 cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

E yp = −3 cos(3x) + 3 sen(3x) tan(3x)

12. Sabiendo que y1 = cos(x) y y2 = sen(x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene

una solucion particular a la ecuacion diferencial

16 y + 16 y′′ = 8 csc(x)

A yp = −8x cos(x) + 8 ln(sen(x)) sen(x)

B yp = 12 cos(x) ln(sen(x))− 1

2 x sen(x)

C yp = 12 x cos(x)− 1

2 ln(sen(x)) sen(x)

D yp = − 12 x cos(x) + 1

2 ln(sen(x)) sen(x)

13. En un circuito serie RC con C = 1400F , R = 400Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 350 H, R = 500 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 6125 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(2 t) cos(5 t)

A F (s) = s2

(4+s2) (25+s2)

B F (s) = s(

19+s2 + 1

49+s2

)C F (s) = 1

2 s(

19+s2 + 1

49+s2

)D F (s) = s

(1

4+s2 + 125+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 48 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A −3 + 3 e−2 s

B − 3s + 3

s e−2 s

C 3− 3 e−2 s

D 3s −

3s e−2 s

E 3 s− 3 s e−2 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(t) senh(4 t)

A F (s) = −4(4−s) (−1+s) (1+s) (4+s)

B F (s) = 4(1+s2) (16+s2)

C F (s) = −4(4−s) (4+s) (1+s2)

D F (s) = 8 s(17−8 s+s2) (17+8 s+s2)

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−21 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(8 t)

A F (s) = 24 s+s3

(64+s2)3

B F (s) = −192 s+s3(64+s2)3

C F (s) = 192 s+s3

(64+s2)3

D F (s) = −24 s+s3(64+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6 con ecuacion:

24 y − 10 y′ + y′′ = 6 e4 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

40 y + 13 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 48 5

A Y (s) = e3 s+e6 s

s (5+s) (8+s)

B Y (s) = e−3 s + 1s (5+s) (8+s) e

−6 s

C Y (s) = e3 s + 1s (5+s) (8+s) e

6 s

D Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (5+s) (8+s)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

45 y − 11x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x6sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Calcule el valor en x = 13 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 3 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 4 y

y′ = −4x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 2720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 2 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 920 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 2 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 48 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 2

−1 si 2 ≤ t < 4

A −1+e−2 s

1−e−4 s

B − −1+e−2 s

(1+e−2 s) s

C − e−2 s+e2 s

(1−e−4 s) s

D 1s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a7, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b4, b6 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A5, A6 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ6, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:49

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 7√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− 3x2 y

)dy = −4x y2 dx

A4 (− 1

5+12 x

2 y)y

52

= C

B y = C (2− 3x)43

C 2 y + 12 x

2 y2 = C

D y = 6x+ Cx43

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−y + x y′ = x3 cos(7x)

A y = C + 149 x cos(7x) + 1

7 x2 sen(7x)

B y = Cx+ 149 x cos(7x) + 1

7 x2 sen(7x)

C y = Cx− 149 x cos(7x) + 1

7 x2 sen(7x)

D y = C− 149 x cos(7x) + 1

7 x2 sen(7x)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−3x+ 4 y

x

A y = x(C + x3

)B y = −x

(1 + Cx3

)C y = x

(1 + Cx3

)D y = −x

(1 + Cx4

)E u = 1 + Cx4

F y = −1 + Cx4

5. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 59 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 49 2

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 5 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 800. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 0.138107

B 1.10485

C 0.276214

D 0.552427

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 56 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se triplica en 5 anos, cuantos anos demorara en septuplicarse?

A 8.85622

B 22.6471

C 17.5

D 11.6667

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

16 y − 8 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−25 y + y′′ = 2 e9 x + 9x+ 8x e5 x

A y = B e9 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ C2) e5 x

B y = C e9 x + E + Dx+ C1 e−5 x + (Ax+B x2 + C2) e5 x

C y = D +B e9 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ C2) e5 x

D y = B e9 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ xC2) e5 x

11. Sabiendo que y1 = x9 y y2 = x8son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

72 y − 16x y′ + x2 y′′ = x4

A yp = −x8 ln(x5) + x9 ln(x6)

B yp = −(− 1

51x + 1

4 x)x4

C yp = 16 x

6

D yp = 120 x

4

12. Sabiendo que y1 = cos( 12 x) y y2 = sen( 1

2 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

4 y + 16 y′′ = 5 csc(1

2x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 49 3

A yp = −10x cos( 12 x) + 20 ln(sen( 1

2 x)) sen( 12 x)

B yp = 58 x cos( 1

2 x)− 54 ln(sen( 1

2 x)) sen( 12 x)

C yp = 54 cos( 1

2 x) ln(sen( 12 x))− 5

8 x sen( 12 x)

D yp = − 58 x cos( 1

2 x) + 54 ln(sen( 1

2 x)) sen( 12 x)

13. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 600 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1600 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 4 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1100F , R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 7 sen2(2 t)

A F (s) = 7(

1s −

s16+s2

)B F (s) = 1

14 ( 1s −

s16+s2 )

C F (s) = 72 ( 1

s + s4+s2 )

D F (s) = 7(

1s −

s4+s2

)E F (s) = 7

2 ( 1s −

s16+s2 )

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 1

0 si 1 ≤ t

A − 2s + 2

s e−s

B 2− 2 e−s

C 2s −

2s e−s

D 2 s− 2 s e−s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 49 4

E −2 + 2 e−s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = 8 s(−16+s2)2

B F (s) = 16+s2

−16+s2

C F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

D F (s) = (16 + s2)−1

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

68 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = 1(−64+s2)2

B F (s) = 1(64+s2)2

C F (s) = s(64+s2)2

D F (s) = s(−64+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−21 y + 4 y′ + y′′ = t2 e3 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 0 :

4 y + y′′ = sen(5 t)U2π(t)

A y(t) = 5 cos(2 t)− 542 sen(2 t)U2π(t)− 1

21 sen(5 t)U2π(t)

B y(t) = 5 sen(2 t)− 542 cos(2 t)U2π(t)− 1

21 cos(5 t)U2π(t)

C y(t) = 5 cos(2 t) + 542 sen(2 t)U2π(t)− 1

21 sen(5 t)U2π(t)

D y(t) = 5 cos(2 t)− 542 sen(2 t)U2π(t) + 1

21 sen(5 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

29 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2sen(5 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 49 5

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y (y′)3

(y′′)5

= 1

A 513 z

135 = C1 + ln(y

15 )

B 58 z

85 = x

y15

+ C1

C z135 = 5

13 ( 54 y

45 + C1)

D z135 = 13

4 y45 + C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 4 y

y′ = −4x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 65 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 4 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 25 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 4 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 8 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 6.

f(t) =

8 si 0 ≤ t < 3

−8 si 3 ≤ t < 6

A 8s

B8 (− e−3 s+e3 s)

(1−e−6 s) s

C8 (−1+e−3 s)

1−e−6 s

D−8 (−1+e−3 s)

(1+e−3 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 49 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

2 0 < x < 1

−2 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a5, a6 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b4, b6, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A6, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ5, θ6, θ7 y θ8.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:50

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 4− 2x− 2 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− 4x2 y

)dy = −3x y2 dx

A y = Cx34 − 12x

B y = C (1− 4x)34

C y − 12 x

2 y2 = C

D3 (− 1

11+12 x

2 y)y

113

= C

3. (11x+

y13

e5 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = Cy11 −

15y10

e5 y + 125

y11

e5 y

B x = C− 125

y11

e5 y − 15y12

e5 y

C x = C y11 − 125

y11

e5 y − 15y12

e5 y

D x = C y11 + 125

y11

e5 y − 15y12

e5 y

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =2x+ y

x

Respuesta:

5. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 62oF, al exterior en donde la temperatura

es 16oF. Despues de 10 segundos, el termometro marca 47oF. Cuanto marca el termometro 34 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 50 2

6. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2800 millones.

Respuesta:

7. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 100 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−49 y + y′′ = 2 e9 x + 6x+ 5x e7 x

A y = D +B e9 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ C2) e7 x

B y = B e9 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ C2) e7 x

C y = C e9 x + E + Dx+ C1 e−7 x + (Ax+B x2 + C2) e7 x

D y = B e9 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ xC2) e7 x

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 3 + x+ C1 e5 x + C2 e

−x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(6 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 12x2

)y′ + x y′′ = e6 x

2

x3

A yp = − 1144 e

6 x2

+ 124 e

6 x2

x2

B yp = −9 e6 x2

+ 32 e

6 x2

x2

C yp = 1144 e

6 x2 − 124 e

6 x2

x2

D yp = 124 e

6 x2 − 14 e

6 x2

x2

E yp = − 136 e

6 x2

+ 16 e

6 x2

x2

12. Sabiendo que y1 = cos(x) y y2 = sen(x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene

una solucion particular a la ecuacion diferencial

49 y + 49 y′′ = 8 csc(x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 50 3

A yp = −8x cos(x) + 8 ln(sen(x)) sen(x)

B yp = 849 cos(x) ln(sen(x))− 8

49 x sen(x)

C yp = 849 x cos(x)− 8

49 ln(sen(x)) sen(x)

D yp = − 849 x cos(x) + 8

49 ln(sen(x)) sen(x)

13. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 600Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 4

−4 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 500 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1250 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(6 t) sen(7 t)

A F (s) = s2

(36+s2) (49+s2)

B F (s) = 12 s(

11+s2 −

1169+s2

)C F (s) = s

(1

36+s2 + 149+s2

)D F (s) = s

(1

1+s2 −1

169+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t8 e3 t

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 50 4

A F (s) = 40320(−3+s)8

B F (s) = 40320(3+s)9

C F (s) = 40320(3+s)8

D F (s) = 40320(−3+s)9

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

A f(t) = cos(5 t)− sen(5 t)

B f(t) = cos(5 t)− 15 sen(5 t)

C f(t) = (cos(5 t)− 15 sen(5 t)) e−t

D f(t) = (cos(5 t)− sen(5 t)) e−t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t2 sen(8 t)

A F (s) = −64+s2(64+s2)3

B F (s) = 64+3 s2

(64+s2)3

C F (s) = −64+3 s2

(8+s2)3

D F (s) = −64+3 s2

(64+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6 con ecuacion:

48 y − 14 y′ + y′′ = 6 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

8 y + 6 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−4 s + 1s (2+s) (4+s) e

−8 s

B Y (s) = e4 s+e8 s

s (2+s) (4+s)

C Y (s) = e4 s + 1s (2+s) (4+s) e

8 s

D Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (2+s) (4+s)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

25 y − 5x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x3sen(4 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Calcule el valor en x = 14 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 4 (y′)2

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 50 5

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 4x

2x′ − y′ = 2

con condiciones iniciales x(0) = 2 y y(0) = 2. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 6.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 3

−1 si 3 ≤ t < 6

A2 (1−2 e−3 s)(1−e−6 s) s

B 1+e−6 s−e−3 s

−1+e−6 s

C 1+e−6 s−2 e−3 s

(1−e−3 s) s

D 1+e−6 s−2 e−3 s

(1−e−6 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −4 < x < 0

2 0 < x < 4

−2 4 < x < 8

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a5 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b7, b9 y b10.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 50 6

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A6, A7 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ4, θ6 y θ7.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:51

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 10, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −5 + x

A y2 = ln(−10x+ x2)

B y2 = ln(C(−10x+ x2

))

C y2 = ln(1− 10x+ x2)

D y2 = ln(C− 10x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y = 23 x+ Cx4

B y = C (2− x)4

C4 (− 1

3+12 x

2 y)y

32

= C

D 2 y + 32 x

2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

3x y +(16 + x2

)y′ = 2x (16 + x2)

6

A y = − 215 (16 + x2)

−6+ C (16 + x2)

32

B y = C (16 + x2)32 − 2

15 (16 + x2)9

C y = C (16 + x2)32 + 2

15 (16 + x2)9

D y = C

(16+x2)32

+ 215 (16 + x2)

6

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =9x+ y

x

Respuesta:

5. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 9 anos solamente permanecıa el 90 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 5.anos.

B tmedia = 59.2093anos.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 51 2

C tmedia = 118.419anos.

D tmedia = 29.6047anos.

6. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 6 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

7. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 100 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

8. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en

dicho instante. Si su poblacion inicial de 1400 aumenta 14 % en 6 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la

poblacion dentro de 24 anos?

A 6384.

B 12768.

C 2364.54

D 12392.5

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−56 y − y′ + y′′ = −3 e3 x + 3x e7 x

A y = B e3 x +Ae7 x + C1 e−7 x + C2 e

8 x

B y = C e3 x + (B +Ax) e7 x + C1 e−7 x + C2 e

8 x

C y = B e3 x + (Ax+ C1) e7 x + C2 e8 x

D y = B e3 x +Axe7 x + C1 e−7 x + C2 e

8 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

A y = − 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

B y = 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

C y = 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

D y = − 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 51 3

11. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

A y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

B y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

C y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

D y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (6x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−12 tan(6x) y′ + y′′ = sec(6x)

A yp = 136 cos(6x) + 1

36 sen(6x) tan(6x)

B yp = 36 cos(6x) + 36 sen(6x) tan(6x)

C yp = −6 cos(6x) + 6 sen(6x) tan(6x)

D yp = cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

E yp = −36 cos(6x)− 36 sen(6x) tan(6x)

13. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 600 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 160 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 31000F , R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 3

−4 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 10 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(3 t)

A F (s) = 12 s(

11+s2 −

125+s2

)B F (s) = s

(1

4+s2 + 19+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 51 4

C F (s) = s(

11+s2 −

125+s2

)D F (s) = s2

(4+s2) (9+s2)

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 1

0 si 1 ≤ t

A 6 s− 6 s e−s

B 6− 6 e−s

C −6 + 6 e−s

D 6s −

6s e−s

E − 6s + 6

s e−s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(7 t) e−6 t

A F (s) = 785−12 s+s2

B F (s) = 6+s85+12 s+s2

C F (s) = 785+12 s+s2

D F (s) = −6+s85−12 s+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

20 + 4 s+ s2

A f(t) = (cos(4 t)− 12 sen(4 t)) e−2 t

B f(t) = cos(4 t)− 12 sen(4 t)

C f(t) = cos(4 t)− 2 sen(4 t)

D f(t) = (cos(4 t)− 2 sen(4 t)) e−2 t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

128t cos(8 t) +

1

1024sen(8 t)

A F (s) = 1(64+s2)2

B F (s) = s(64+s2)2

C F (s) = 1(−64+s2)2

D F (s) = s(−64+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−20 y − y′ + y′′ = t2 e5 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 :

9 y + y′′ = sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 51 5

A y(t) = 7 cos(3 t) + 7120 sen(3 t)U2π(t)− 1

40 sen(7 t)U2π(t)

B y(t) = 7 sen(3 t)− 7120 cos(3 t)U2π(t)− 1

40 cos(7 t)U2π(t)

C y(t) = 7 cos(3 t)− 7120 sen(3 t)U2π(t) + 1

40 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 7 cos(3 t)− 7120 sen(3 t)U2π(t)− 1

40 sen(7 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

13 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Calcule el valor en x = 16 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 6 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 5 y

y′ = −5x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 6

−1 si 6 ≤ t < 12

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 51 6

A 1s

B − −1+e−6 s

(1+e−6 s) s

C − e−6 s+e6 s

(1−e−12 s) s

D −1+e−6 s

1−e−12 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

1 0 < x < 3

−1 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a6, a8 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b6 y b7.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A5, A7 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ4, θ5 y θ7.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:52

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 6, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −3 + x

A y2 = ln(C(−6x+ x2

))

B y2 = ln(1− 6x+ x2)

C y2 = ln(−6x+ x2)

D y2 = ln(C− 6x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− x2 y

)dy = −2x y2 dx

A y + 12 x

2 y2 = C

B y = 2x+ Cx2

C y = C (1− x)2

D2 (− 1

4+12 x

2 y)y2 = C

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C + 1x

B y = C+cos(x)+x sen(x)x

C y = Cx + sen(x)

x

D y = C + sen(x)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 3 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = 3 ex + C e2 x

B y = C + 3 ex

C y = C + 3 e2 x

D y = C ex + e2 x

E y = C e−2 x + 3 e−x

F y = C ex + 3 e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 52 2

5. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5800 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.365831

B 0.487774

C 0.776786

D 0.517857

6. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 74 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 16 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 4 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

8. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

4 y − 4 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−64 y + y′′ = 9 e3 x + 3x+ 2x e8 x

A y = B e3 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ xC2) e8 x

B y = B e3 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

C y = D +B e3 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

D y = C e3 x + E + Dx+ C1 e−8 x + (Ax+B x2 + C2) e8 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(2 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 4x2

)y′ + x y′′ = e2 x

2

x3

A yp = − 116 e

2 x2

+ 18 e

2 x2

x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 52 3

B yp = 18 e

2 x2 − 14 e

2 x2

x2

C yp = − 14 e

2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

D yp = −e2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

E yp = 116 e

2 x2 − 18 e

2 x2

x2

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (3x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 tan(3x) y′ + y′′ = sec(3x)

A yp = −3 cos(3x) + 3 sen(3x) tan(3x)

B yp = cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

C yp = 19 cos(3x) + 1

9 sen(3x) tan(3x)

D yp = −9 cos(3x)− 9 sen(3x) tan(3x)

E yp = 9 cos(3x) + 9 sen(3x) tan(3x)

13. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 300 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 120 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1240F , R = 600Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 5

−3 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(2 t) cos(6 t)

A F (s) = s(

116+s2 + 1

64+s2

)B F (s) = 1

2 s(

116+s2 + 1

64+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 + 136+s2

)D F (s) = s2

(4+s2) (36+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 52 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

A −6 + 6 e−3 s

B − 6s + 6

s e−3 s

C 6− 6 e−3 s

D 6s −

6s e−3 s

E 6 s− 6 s e−3 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

B F (s) = 8 s(−16+s2)2

C F (s) = 16+s2

−16+s2

D F (s) = (16 + s2)−1

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

68 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

6t2 sen(3 t)

A F (s) = 9+3 s2

(9+s2)3

B F (s) = −9+3 s2

(3+s2)3

C F (s) = −9+s2(9+s2)3

D F (s) = −9+3 s2

(9+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8 con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 8 e7 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 :

4 y + y′′ = sen(8 t)U2π(t)

A y(t) = 4 cos(2 t)− 115 sen(2 t)U2π(t)− 1

60 sen(8 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 52 5

B y(t) = 4 cos(2 t) + 115 sen(2 t)U2π(t)− 1

60 sen(8 t)U2π(t)

C y(t) = 4 sen(2 t)− 115 cos(2 t)U2π(t)− 1

60 cos(8 t)U2π(t)

D y(t) = 4 cos(2 t)− 115 sen(2 t)U2π(t) + 1

60 sen(8 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

41 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(5 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 5 y y′′

A y45 = 5

45 + 4

5 x

B y45 = 5

45 + 4

5x

515

C y6 = 15625 + 6 x

515

D y = 5 e15 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ y

y′ = −x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 65 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 4 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 25 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 4 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 8 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 52 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 1

−6 si 1 ≤ t < 2

A6 (1+e−2 s−2 e−s)

(1−e−2 s) s

B12 (1−2 e−s)(1−e−2 s) s

C6 (1+e−2 s−e−s)−1+e−2 s

D6 (1+e−2 s−2 e−s)

(1−e−s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

4 0 < x < 3

−4 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a5, a7 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b4, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A6, A7 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ6, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:53

1. Resuelva la ED:dy

dx= 4− 2x− 2 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(2) = 3. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(3),

es decir, la funcion evaluada en x = 3.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 3x y2 dx

A y = C (1 + x)3

B−3 ( 1

5+12 x

2 y)y

53

= C

C y − x2 y2 = C

D −3x2 + 2x y = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(−x+13 x

3)

B y = −1 + C e(−x+13 x

3)

C y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

D y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 2 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C ex + e2 x

B y = C + 2 ex

C y = C e−2 x + 2 e−x

D y = C + 2 e2 x

E y = 2 ex + C e2 x

F y = C ex + 2 e2 x

5. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 5 hrs el numero de bacterias estimado es 54N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se triplique.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 53 2

A 40.

B 24.6167

C 12.3084

D 12.

6. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 299oF, 9 minutos despues su temperatura es de 196oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 70oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 91oF?

A 5.66565

B 35.9916

C 36.3495

D 18.1748

7. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 13 anos solamente permanecıa el 80 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 8.125anos.

B tmedia = 80.7634anos.

C tmedia = 20.1908anos.

D tmedia = 40.3817anos.

8. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se duplica en 3 anos, cuantos anos demorara en triplicarse?

A 4.75489

B 6.75

C 4.5

D 8.73529

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−15 y + 2 y′ + y′′ = −5 e8 x + 9x e5 x

A y = B e8 x +Axe5 x + C1 e−5 x + C2 e

3 x

B y = C e8 x + (B +Ax) e5 x + C1 e−5 x + C2 e

3 x

C y = Ae5 x +B e8 x + C1 e−5 x + C2 e

3 x

D y = B e8 x + (Ax+ C1) e5 x + C2 e3 x

10. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

16 y − 8 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 53 3

11. Sabiendo que y1 = x6 y y2 = x7son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

42 y − 12x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 112 x

3

B yp = 12 x

5

C yp = −x6 ln(x4) + x7 ln(x5)

D yp =(14

1x −

13 x)x3

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (4x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−8 tan(4x) y′ + y′′ = sec(4x)

A yp = −4 cos(4x) + 4 sen(4x) tan(4x)

B yp = −16 cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

C yp = 16 cos(4x) + 16 sen(4x) tan(4x)

D yp = cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

E yp = 116 cos(4x) + 1

16 sen(4x) tan(4x)

13. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 400 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 125 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 200Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(6 t)

A F (s) = 12 s(

116+s2 −

164+s2

)B F (s) = s2

(4+s2) (36+s2)

C F (s) = s(

14+s2 + 1

36+s2

)D F (s) = s

(1

16+s2 −1

64+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 53 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

A 6s −

6s e−3 s

B − 6s + 6

s e−3 s

C 6− 6 e−3 s

D 6 s− 6 s e−3 s

E −6 + 6 e−3 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(5 t) senh(3 t)

A F (s) = 15(9+s2) (25+s2)

B F (s) = −15(3−s) (3+s) (25+s2)

C F (s) = 30 s(34−6 s+s2) (34+6 s+s2)

D F (s) = −15(3−s) (−5+s) (3+s) (5+s)

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = s(64+s2)2

B F (s) = 1(64+s2)2

C F (s) = 1(−64+s2)2

D F (s) = s(−64+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−8 y + 2 y′ + y′′ = t5 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 :

36 y + y′′ = sen(8 t)U2π(t)

A y(t) = 3 cos(6 t)− 121 sen(6 t)U2π(t)− 1

28 sen(8 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 53 5

B y(t) = 3 cos(6 t)− 121 sen(6 t)U2π(t) + 1

28 sen(8 t)U2π(t)

C y(t) = 3 cos(6 t) + 121 sen(6 t)U2π(t)− 1

28 sen(8 t)U2π(t)

D y(t) = 3 sen(6 t)− 121 cos(6 t)U2π(t)− 1

28 cos(8 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

41 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(5 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)4

(y′′)3

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 5 y

y′ = −5x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 910 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 5 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 310 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 5 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 10 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 53 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 8.

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 4

−4 si 4 ≤ t < 8

A 4s

B−4 (−1+e−4 s)

(1+e−4 s) s

C4 (−1+e−4 s)

1−e−8 s

D4 (− e−4 s+e4 s)

(1−e−8 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

2 0 < x < 1

−2 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a4 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b5, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A5, A6 y A7.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ6, θ7, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:54

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 8√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(4− 3x2 y

)dy = −x y2 dx

A 4 y − x2 y2 = C

B y = C (4− 3x)13

C y = Cx13 − 3

8 x

D− 4

7+12 x

2 y

y7 = C

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = Cx + sen(x)

x

B y = C + 1x

C y = C+cos(x)+x sen(x)x

D y = C + sen(x)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 5 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 5 ex

B y = C ex + 5 e2 x

C y = C ex + e2 x

D y = C + 5 e2 x

E y = C e−2 x + 5 e−x

F y = 5 ex + C e2 x

5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 309oF, 5 minutos despues su temperatura es de 203oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 70oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 98oF?

A 3.40692

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 54 2

B 18.2922

C 19.9057

D 9.95283

6. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 80 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 68 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 1 hr el numero de bacterias estimado es 116 N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se triplique.

A 1.63636

B 1.81249

C 0.906243

D 2.4

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−14 y − 5 y′ + y′′ = −6 e8 x + 5x e2 x

A y = C e8 x + (B +Ax) e2 x + C1 e−2 x + C2 e

7 x

B y = Ae2 x +B e8 x + C1 e−2 x + C2 e

7 x

C y = B e8 x +Axe2 x + C1 e−2 x + C2 e

7 x

D y = B e8 x + (Ax+ C1) e2 x + C2 e7 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

A y = 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

B y = − 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

C y = 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

D y = − 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(2 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 4x2

)y′ + x y′′ = e2 x

2

x3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 54 3

A yp = −e2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

B yp = 18 e

2 x2 − 14 e

2 x2

x2

C yp = − 14 e

2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

D yp = 116 e

2 x2 − 18 e

2 x2

x2

E yp = − 116 e

2 x2

+ 18 e

2 x2

x2

12. Sabiendo que y1 = cos( 85 x) y y2 = sen( 8

5 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

64 y + 25 y′′ = 2 csc(8

5x)

A yp = − 120 x cos( 8

5 x) + 132 ln(sen( 8

5 x)) sen( 85 x)

B yp = − 54 x cos( 8

5 x) + 2532 ln(sen( 8

5 x)) sen( 85 x)

C yp = 132 cos( 8

5 x) ln(sen( 85 x))− 1

20 x sen( 85 x)

D yp = 120 x cos( 8

5 x)− 132 ln(sen( 8

5 x)) sen( 85 x)

13. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 300 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 9100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1160F , R = 400Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 5

−3 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 6 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 43 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 1 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(5 t) cos(7 t)

A F (s) = s2

(25+s2) (49+s2)

B F (s) = s(

125+s2 + 1

49+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 + 1144+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 54 4

D F (s) = 12 s(

14+s2 + 1

144+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(9 t)

A F (s) = (81 + s2)−1

B F (s) = 18 s(−81+s2)2

C F (s) = 18 s(81+s2)2

D F (s) = 81+s2

(−81+s2)2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

20 + 4 s+ s2

A f(t) = (cos(4 t)− 2 sen(4 t)) e−2 t

B f(t) = cos(4 t)− 12 sen(4 t)

C f(t) = cos(4 t)− 2 sen(4 t)

D f(t) = (cos(4 t)− 12 sen(4 t)) e−2 t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

32t cos(4 t) +

1

128sen(4 t)

A F (s) = 1(16+s2)2

B F (s) = s(−16+s2)2

C F (s) = 1(−16+s2)2

D F (s) = s(16+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

24 y − 10 y′ + y′′ = 4 e6 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

8 y + 6 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e−4 s + 1s (2+s) (4+s) e

−8 s

B Y (s) = e4 s+e8 s

s (2+s) (4+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 54 5

C Y (s) = e4 s + 1s (2+s) (4+s) e

8 s

D Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (2+s) (4+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

9 y − 5x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x3

A − ln(x)x3

B ln(x)x3

C x3 ln(x)

D x−3

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 5 y y′′

A y45 = 5

45 + 4

5x

515

B y6 = 15625 + 6 x

515

C y = 5 e15 x

D y45 = 5

45 + 4

5 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 3x

2x′ − y′ = 5

con condiciones iniciales x(0) = 5 y y(0) = 5. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 12 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 54 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 8

−3 si 8 ≤ t < 16

A−3 (−1+e−8 s)

(1+e−8 s) s

B3 (−1+e−8 s)

1−e−16 s

C 3s

D3 (− e−8 s+e8 s)

(1−e−16 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

2 0 < x < 3

−2 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a5 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b7 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A5, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ6, θ7, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:55

1. Resuelva la ED:dy

dx= 18− 6x− 3 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(3) = 7. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(4),

es decir, la funcion evaluada en x = 4.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 2x y2 dx

A−2 ( 1

4+12 x

2 y)y2 = C

B −2x2 + 2x y = C

C y − 12 x

2 y2 = C

D y = C (1 + x)2

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(x−13 x

3) + e(−2 x+23 x

3)

B y = C e(x−13 x

3) − e(−2 x+ 23 x

3)

C y = 1 + C e(x−13 x

3)

D y = C e(x−13 x

3)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 3 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 3 e2 x

B y = C ex + e2 x

C y = 3 ex + C e2 x

D y = C ex + 3 e2 x

E y = C e−2 x + 3 e−x

F y = C + 3 ex

5. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 6 horas se observa que se tienen 500 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 55 2

A 1.3082

B 0.654098

C 2.61639

D 5.23278

6. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.8 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

8. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2900 millones.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 6 cos(9x) + 7 sen(9x)

A y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 172 (−6 cos(9x) + 7 sen(9x))

B y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 172 (−6 cos(9x)− 7 sen(9x))

C y = C1 cos(3x) + 172 (−6 cos(3x)− 7 sen(3x)) + C2 sen(3x)

D y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 172 (6 cos(9x) + 7 sen(9x))

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 3 + 5 ex + 8x

Respuesta:

11. Sabiendo que y1 = x7 y y2 = x6son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

42 y − 12x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = −x6 ln(x4) + x7 ln(x5)

B yp = −(− 1

41x + 1

3 x)x3

C yp = 112 x

3

D yp = 12 x

5

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (2x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 tan(2x) y′ + y′′ = sec(2x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 55 3

A yp = 14 cos(2x) + 1

4 sen(2x) tan(2x)

B yp = −4 cos(2x)− 4 sen(2x) tan(2x)

C yp = 4 cos(2x) + 4 sen(2x) tan(2x)

D yp = cos(2x)− 4 sen(2x) tan(2x)

E yp = −2 cos(2x) + 2 sen(2x) tan(2x)

13. Un cuerpo con peso de 8 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 3100F , R = 100Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 100 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 320 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 6 sen2(3 t)

A F (s) = 6(

1s −

s9+s2

)B F (s) = 6

(1s −

s36+s2

)C F (s) = 3

(1s −

s36+s2

)D F (s) = 1

12 ( 1s −

s36+s2 )

E F (s) = 3(

1s + s

9+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 6

0 si t > 6

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 55 4

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(7 t) e−4 t

A F (s) = 765−8 s+s2

B F (s) = 4+s65+8 s+s2

C F (s) = 765+8 s+s2

D F (s) = 4+s65−8 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

65 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

50t cos(5 t) +

1

250sen(5 t)

A F (s) = 1(−25+s2)2

B F (s) = 1(25+s2)2

C F (s) = s(25+s2)2

D F (s) = s(−25+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−32 y − 4 y′ + y′′ = t2 e8 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(6 t)U2π(t)

A y(t) = 8 cos(4 t)− 340 sen(4 t)U2π(t)− 1

20 sen(6 t)U2π(t)

B y(t) = 8 cos(4 t)− 340 sen(4 t)U2π(t) + 1

20 sen(6 t)U2π(t)

C y(t) = 8 sen(4 t)− 340 cos(4 t)U2π(t)− 1

20 cos(6 t)U2π(t)

D y(t) = 8 cos(4 t) + 340 sen(4 t)U2π(t)− 1

20 sen(6 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

16 y + 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−4

A −x4 ln(x)

B ln(x)x4

C x4 ln(x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 55 5

D x4

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 13 reduciendola en orden

−81 y′ y′′ = −2 y

A y = (1 + 13 x)

3

B y = (1− 19 x)

− 45

C y = (1− 59 x)

− 35

D y = (1 + 19 x)

3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ y

y′ = −x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 34 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 3 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 14 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 3 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 2

−1 si 2 ≤ t < 4

A2 (1−2 e−2 s)(1−e−4 s) s

B 1+e−4 s−e−2 s

−1+e−4 s

C 1+e−4 s−2 e−2 s

(1−e−4 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 55 6

D 1+e−4 s−2 e−2 s

(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

2 0 < x < 1

−2 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a3 y a6.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b4, b5, b6, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A5, A6 y A7.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ5, θ7 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:56

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 6√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −5x y2 dx

A y = C(1+x)5

B5 (− 1

3+12 x

2 y)y

35

= C

C y + 3x2 y2 = C

D 5x2 + 2x y = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

8x y +(16 + x2

)y′ = 3x (16 + x2)

4

A y = − 316 (16 + x2)

−4+ C (16 + x2)

4

B y = C (16 + x2)4 − 3

16 (16 + x2)12

C y = C (16 + x2)4

+ 316 (16 + x2)

12

D y = C(16+x2)4

+ 316 (16 + x2)

4

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =3x+ y

x

Respuesta:

5. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 71 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

6. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 500 aumenta 19 % en 7 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 35 anos?

A 2975.

B 5950.

C 5775.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 56 2

D 1193.18

7. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 308oF, 2 minutos despues su temperatura es de 202oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 65oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 94oF?

A 7.41873

B 8.07547

C 4.03774

D 1.36882

8. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 12 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 4 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−64 y + y′′ = 7 e9 x + 8x+ 9x e8 x

A y = B e9 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

B y = D +B e9 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ C2) e8 x

C y = C e9 x + E + Dx+ C1 e−8 x + (Ax+B x2 + C2) e8 x

D y = B e9 x + Cx+ C1 e−8 x + (Ax+ xC2) e8 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 8 cos(3x) + 7 sen(3x)

A y = C1 cos(4x) + 17 (−8 cos(3x)− 7 sen(3x)) + C2 sen(4x)

B y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 17 (8 cos(4x) + 7 sen(4x))

C y = C1 cos(4x) + 17 (8 cos(3x)− 7 sen(3x)) + C2 sen(4x)

D y = C1 cos(4x) + 17 (8 cos(3x) + 7 sen(3x)) + C2 sen(4x)

11. Sabiendo que y1 = x6 y y2 = x9son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

54 y − 14x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = 118 x

3

B yp = 13 (−x6 ln(x4) + x9 ln(x7))

C yp = 13 x

3(16 x−3 − 1

3 x3)

D yp = 14 x

5

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

B yp = − 14 x−

14 tan(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 56 3

C yp = x+ tan(4x)

D yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

E yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

F yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

13. Un cuerpo con peso de 4 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 200Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 400 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 225 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(6 t) cos(7 t)

A F (s) = s(

11+s2 + 1

169+s2

)B F (s) = s2

(36+s2) (49+s2)

C F (s) = s(

136+s2 + 1

49+s2

)D F (s) = 1

2 s(

11+s2 + 1

169+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 5

0 si t > 5

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(3 t) senh(6 t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 56 4

A F (s) = −18(6−s) (6+s) (9+s2)

B F (s) = −18(6−s) (−3+s) (3+s) (6+s)

C F (s) = 18(9+s2) (36+s2)

D F (s) = 36 s(45−12 s+s2) (45+12 s+s2)

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

A f(t) = cos(2 t)− 12 sen(2 t)

B f(t) = (cos(2 t)− 12 sen(2 t)) e−t

C f(t) = (cos(2 t)− sen(2 t)) e−t

D f(t) = cos(2 t)− sen(2 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

18t cos(3 t) +

1

54sen(3 t)

A F (s) = 1(9+s2)2

B F (s) = s(−9+s2)2

C F (s) = s(9+s2)2

D F (s) = 1(−9+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 2 con ecuacion:

10 y − 7 y′ + y′′ = 2 e5 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

56 y + 15 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e4 s+e8 s

s (7+s) (8+s)

B Y (s) = e4 s + 1s (7+s) (8+s) e

8 s

C Y (s) = e−4 s + 1s (7+s) (8+s) e

−8 s

D Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (7+s) (8+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

16 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4

A x4 ln(x)

B x−4

C ln(x)x4

D − ln(x)x4

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 56 5

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y2 (y′)5

(y′′)4

= 1

A z134 = 13

2

√y + C1

B 413 z

134 = C1 + ln(

√y)

C z134 = 4

13 (2√y + C1)

D 49 z

94 = x√

y + C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 5 y

y′ = −5x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 710 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 720 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 720 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 5

−2 si 5 ≤ t < 10

A 2s

B2 (−1+e−5 s)

1−e−10 s

C−2 (−1+e−5 s)

(1+e−5 s) s

D2 (− e−5 s+e5 s)

(1−e−10 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 56 6

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −4 < x < 0

4 0 < x < 4

−4 4 < x < 8

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a5 y a8.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b7, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A8, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ7, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:57

1. Resuelva la ED:dy

dx= 4− 2x− 2 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(2) = 3. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(3),

es decir, la funcion evaluada en x = 3.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 4x y2 dx

A y − 32 x

2 y2 = C

B −4x2 + 2x y = C

C−4 ( 1

6+12 x

2 y)y

32

= C

D y = C (1 + x)4

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C+cos(x)+x sen(x)x

B y = C + 1x

C y = Cx + sen(x)

x

D y = C + sen(x)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 4 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 4 ex

B y = C ex + 4 e2 x

C y = 4 ex + C e2 x

D y = C e−2 x + 4 e−x

E y = C ex + e2 x

F y = C + 4 e2 x

5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 298oF, 2 minutos despues su temperatura es de 191oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 70oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 95oF?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 57 2

A 7.58879

B 3.79439

C 1.34238

D 6.97799

6. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 3 anos solamente permanecıa el 65 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 4.82712anos.

B tmedia = 2.41356anos.

C tmedia = 2.30769anos.

D tmedia = 9.65424anos.

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 58 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 1 + x+ C1 e3 x + C2 e

4 x

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−45 y + 4 y′ + y′′ = −8 e4 x + 6x e9 x

A y = C e4 x + (B +Ax) e9 x + C1 e−9 x + C2 e

5 x

B y = B e4 x +Ae9 x + C1 e−9 x + C2 e

5 x

C y = B e4 x +Axe9 x + C1 e−9 x + C2 e

5 x

D y = B e4 x + (Ax+ C1) e9 x + C2 e5 x

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = x+ tan(4x)

B yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 57 3

C yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

D yp = − 14 x−

14 tan(4x)

E yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

F yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

12. Dado que y1 = e−2x y y2 = xe−2x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

4 y + 4 y′ + y′′ =1

xe−2 x

A y = x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − x ln(x) e−2 x

B y = −x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + ln(x)

C y = x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − ln(x)

D y = −x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + x ln(x) e−2 x

13. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 500 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 7500 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 31000F , R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(3 t) cos(6 t)

A F (s) = 12 s(

19+s2 + 1

81+s2

)B F (s) = s2

(9+s2) (36+s2)

C F (s) = s(

19+s2 + 1

81+s2

)D F (s) = s

(1

9+s2 + 136+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 57 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 5

0 si 5 ≤ t

A 6− 6 e−5 s

B 6 s− 6 s e−5 s

C − 6s + 6

s e−5 s

D 6s −

6s e−5 s

E −6 + 6 e−5 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(8 t) e−9 t

A F (s) = 8145+18 s+s2

B F (s) = 8145−18 s+s2

C F (s) = −9+s145−18 s+s2

D F (s) = 9+s145+18 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−77 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

18t cos(3 t) +

1

54sen(3 t)

A F (s) = s(−9+s2)2

B F (s) = 1(−9+s2)2

C F (s) = s(9+s2)2

D F (s) = 1(9+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6 con ecuacion:

30 y − 11 y′ + y′′ = 6 e5 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 :

49 y + y′′ = sen(4 t)U2π(t)

A y(t) = 4 cos(7 t) + 133 sen(4 t)U2π(t)− 4

231 sen(7 t)U2π(t)

B y(t) = 4 cos(7 t) + 133 sen(4 t)U2π(t) + 4

231 sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 57 5

C y(t) = 4 cos(7 t)− 133 sen(4 t)U2π(t) + 4

231 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 4 sen(7 t) + 133 cos(4 t)U2π(t) + 4

231 cos(7 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

20 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(2 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 12 reduciendola en orden

192 y′ y′′ = 16 y

A y = (1 + 12 x)

3

B y = (1− 16 x)

− 45

C y = (1 + 16 x)

3

D y = (1− 56 x)

− 35

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 2 y

y′ = −2x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 320 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 320 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 1, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 57 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 18.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 9

−6 si 9 ≤ t < 18

A6 (1+e−18 s−e−9 s)−1+e−18 s

B12 (1−2 e−9 s)(1−e−18 s) s

C6 (1+e−18 s−2 e−9 s)

(1−e−9 s) s

D6 (1+e−18 s−2 e−9 s)

(1−e−18 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

1 0 < x < 1

−1 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a3, a8, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b4, b5 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A4, A7 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ7, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:58

1. Resuelva la ED:dy

dx= 12− 6x− 2 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(2) = 7. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(3),

es decir, la funcion evaluada en x = 3.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −3x y2 dx

A 3x2 + 2x y = C

B y = C(1+x)3

C y + 2x2 y2 = C

D3 (−1+ 1

2 x2 y)

y13

= C

3. (15x+

y17

e3 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C y15 + 19y15

e3 y − 13y16

e3 y

B x = C− 19y15

e3 y − 13y16

e3 y

C x = C y15 − 19y15

e3 y − 13y16

e3 y

D x = Cy15 −

13y14

e3 y + 19y15

e3 y

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−3x+ 4 y

x

A y = −1 + Cx4

B y = x(C + x3

)C u = 1 + Cx4

D y = −x(1 + Cx3

)E y = x

(1 + Cx3

)F y = −x

(1 + Cx4

)5. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 600 aumenta 12 % en 5 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 30 anos?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 58 2

A 7826.82

B 8064.

C 1184.29

D 4032.

6. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 64oF, al exterior en donde la temperatura

es 10oF. Despues de 12 segundos, el termometro marca 44oF. Cuanto marca el termometro 29 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

7. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 6 horas se observa que se tienen 500 bacterias, y que al cabo de 10 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 67.2393

B 33.6196

C 268.957

D 134.479

8. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 9 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 32 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y + y′′ = 8 cos(5x) + 3 sen(5x)

A y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 124 (8 cos(7x) + 3 sen(7x))

B y = C1 cos(7x) + 124 (8 cos(5x) + 3 sen(5x)) + C2 sen(7x)

C y = C1 cos(7x) + 124 (8 cos(5x)− 3 sen(5x)) + C2 sen(7x)

D y = C1 cos(7x) + 124 (−8 cos(5x)− 3 sen(5x)) + C2 sen(7x)

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 4 + 5 ex + 7x

Respuesta:

11. Sabiendo que y1 = cos( 12 x) y y2 = sen( 1

2 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

9 y + 36 y′′ = 7 csc(1

2x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 58 3

A yp = 718 x cos( 1

2 x)− 79 ln(sen( 1

2 x)) sen( 12 x)

B yp = − 718 x cos( 1

2 x) + 79 ln(sen( 1

2 x)) sen( 12 x)

C yp = −14x cos( 12 x) + 28 ln(sen( 1

2 x)) sen( 12 x)

D yp = 79 cos( 1

2 x) ln(sen( 12 x))− 7

18 x sen( 12 x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

B yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

C yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

D yp = x+ tan(4x)

E yp = − 14 x−

14 tan(4x)

F yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

13. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 400 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 140 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 4

−2 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(3 t)

A F (s) = 12 s(

11+s2 −

125+s2

)B F (s) = s

(1

1+s2 −1

25+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 + 19+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 58 4

D F (s) = s2

(4+s2) (9+s2)

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A 4s −

4s e−2 s

B 4− 4 e−2 s

C −4 + 4 e−2 s

D − 4s + 4

s e−2 s

E 4 s− 4 s e−2 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t7 e2 t

A F (s) = 5040(−2+s)7

B F (s) = 5040(−2+s)8

C F (s) = 5040(2+s)8

D F (s) = 5040(2+s)7

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−48 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

72t cos(6 t) +

1

432sen(6 t)

A F (s) = s(−36+s2)2

B F (s) = 1(−36+s2)2

C F (s) = s(36+s2)2

D F (s) = 1(36+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6 con ecuacion:

30 y − 11 y′ + y′′ = 6 e5 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 :

36 y + y′′ = sen(4 t)U2π(t)

A y(t) = 4 sen(6 t) + 120 cos(4 t)U2π(t) + 1

30 cos(6 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 58 5

B y(t) = 4 cos(6 t)− 120 sen(4 t)U2π(t) + 1

30 sen(6 t)U2π(t)

C y(t) = 4 cos(6 t) + 120 sen(4 t)U2π(t) + 1

30 sen(6 t)U2π(t)

D y(t) = 4 cos(6 t) + 120 sen(4 t)U2π(t)− 1

30 sen(6 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−3 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−3

B x4

C x3

D x−4

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 6 y y′′

A y56 = 6

56 + 5

6x

616

B y56 = 6

56 + 5

6 x

C y7 = 279936 + 7 x

616

D y = 6 e16 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ y

y′ = −x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 45 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 25 kg/gal. A

este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 25 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 58 6

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 7

−4 si 7 ≤ t < 14

A4 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−14 s) s

B8 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

C4 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−7 s) s

D4 (1+e−14 s−e−7 s)−1+e−14 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

3 0 < x < 2

−3 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a4, a6, a7 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b4, b6 y b7.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A5, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ7, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:59

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 8, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −4 + x

A y2 = ln(C(−8x+ x2

))

B y2 = ln(−8x+ x2)

C y2 = ln(1− 8x+ x2)

D y2 = ln(C− 8x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y = C (2− x)4

B y = 23 x+ Cx4

C 2 y + 32 x

2 y2 = C

D4 (− 1

3+12 x

2 y)y

32

= C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

5x y +(4 + x2

)y′ = 2x (4 + x2)

7

A y = − 219 (4 + x2)

−7+ C (4 + x2)

52

B y = C (4 + x2)52 − 2

19 (4 + x2)12

C y = C (4 + x2)52 + 2

19 (4 + x2)12

D y = C

(4+x2)52

+ 219 (4 + x2)

7

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 5 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C e−2 x + 5 e−x

B y = C + 5 ex

C y = C + 5 e2 x

D y = C ex + e2 x

E y = 5 ex + C e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 59 2

F y = C ex + 5 e2 x

5. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 8 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 85 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 5 horas se observa que se tienen 500 bacterias, y que al cabo de 6 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 1.56983

B 12.5587

C 6.27934

D 3.13967

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos

y si inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 307oF, 5 minutos despues su temperatura es de 201oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 74oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 95oF?

A 3.14245

B 19.8279

C 20.

D 10.

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

25 y − 10 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y + y′′ = 2 cos(4x) + 5 sen(4x)

A y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 19 (2 cos(5x) + 5 sen(5x))

B y = C1 cos(5x) + 19 (−2 cos(4x)− 5 sen(4x)) + C2 sen(5x)

C y = C1 cos(5x) + 19 (2 cos(4x)− 5 sen(4x)) + C2 sen(5x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 59 3

D y = C1 cos(5x) + 19 (2 cos(4x) + 5 sen(4x)) + C2 sen(5x)

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(6 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 12x2

)y′ + x y′′ = e6 x

2

x3

A yp = − 136 e

6 x2

+ 16 e

6 x2

x2

B yp = − 1144 e

6 x2

+ 124 e

6 x2

x2

C yp = 124 e

6 x2 − 14 e

6 x2

x2

D yp = 1144 e

6 x2 − 124 e

6 x2

x2

E yp = −9 e6 x2

+ 32 e

6 x2

x2

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (4x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−8 tan(4x) y′ + y′′ = sec(4x)

A yp = 116 cos(4x) + 1

16 sen(4x) tan(4x)

B yp = cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

C yp = −4 cos(4x) + 4 sen(4x) tan(4x)

D yp = 16 cos(4x) + 16 sen(4x) tan(4x)

E yp = −16 cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

13. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 3500F , R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 300 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 10 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 4 sen2(7 t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 59 4

A F (s) = 4(

1s −

s196+s2

)B F (s) = 1

8 ( 1s −

s196+s2 )

C F (s) = 2(

1s −

s196+s2

)D F (s) = 4

(1s −

s49+s2

)E F (s) = 2

(1s + s

49+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 6

0 si t > 6

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(7 t) e−2 t

A F (s) = −2+s53−4 s+s2

B F (s) = 2+s53+4 s+s2

C F (s) = 753−4 s+s2

D F (s) = 753+4 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

68 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(3 t)

A F (s) = −27 s+s3(9+s2)3

B F (s) = −9 s+s3(9+s2)3

C F (s) = 27 s+s3

(9+s2)3

D F (s) = 9 s+s3

(9+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8 con ecuacion:

16 y − 10 y′ + y′′ = 8 e2 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 59 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

28 y + 11 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e3 s + 1s (4+s) (7+s) e

6 s

B Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (4+s) (7+s)

C Y (s) = e3 s+e6 s

s (4+s) (7+s)

D Y (s) = e−3 s + 1s (4+s) (7+s) e

−6 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

9 y + 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−3

A x3

B ln(x)x3

C x3 ln(x)

D −x3 ln(x)

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 2 reduciendola en orden

24 y′ y′′ = 128 y

A y = (1 + 23 x)

3

B y = (1− 103 x)

− 35

C y = (1 + 2x)3

D y = (1− 23 x)

− 45

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 2 y

y′ = −2x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 25 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 59 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 5, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 18.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 9

−1 si 9 ≤ t < 18

A − e−9 s+e9 s

(1−e−18 s) s

B −1+e−9 s

1−e−18 s

C − −1+e−9 s

(1+e−9 s) s

D 1s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

3 0 < x < 2

−3 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a5, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b7, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A4, A5 y A6.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ4, θ5, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:60

1. Resuelva la ED:dy

dx= 36− 6x− 6 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(6) = 7. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(7),

es decir, la funcion evaluada en x = 7.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− 2x2 y

)dy = −3x y2 dx

A3 (− 1

7+12 x

2 y)y

73

= C

B y = C (1− 2x)32

C y + 12 x

2 y2 = C

D y = 6x+ Cx32

3. (18x+

y20

e4 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = Cy18 −

14y17

e4 y + 116

y18

e4 y

B x = C− 116

y18

e4 y − 14y19

e4 y

C x = C y18 + 116

y18

e4 y − 14y19

e4 y

D x = C y18 − 116

y18

e4 y − 14y19

e4 y

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−x+ 2 y

x

A y = −x(1 + Cx2

)B y = −x (1 + Cx)

C y = x (C + x)

D y = −1 + Cx2

E y = x (1 + Cx)

F u = 1 + Cx2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 60 2

5. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 75 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

6. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 71 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 66 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−15 y − 2 y′ + y′′ = −3 e9 x + 3x e3 x

A y = B e9 x +Axe3 x + C1 e−3 x + C2 e

5 x

B y = C e9 x + (B +Ax) e3 x + C1 e−3 x + C2 e

5 x

C y = Ae3 x +B e9 x + C1 e−3 x + C2 e

5 x

D y = B e9 x + (Ax+ C1) e3 x + C2 e5 x

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −3 + x+ C1 e4 x + C2 e

−x

Respuesta:

11. Sabiendo que y1 = x8 y y2 = x9son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

72 y − 16x y′ + x2 y′′ = x4

A yp = −x8 ln(x5) + x9 ln(x6)

B yp = 120 x

4

C yp =(15

1x −

14 x)x4

D yp = 16 x

6

12. Sabiendo que y1 = cos( 25 x) y y2 = sen( 2

5 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

4 y + 25 y′′ = 3 csc(2

5x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 60 3

A yp = − 310 x cos( 2

5 x) + 34 ln(sen( 2

5 x)) sen( 25 x)

B yp = 34 cos( 2

5 x) ln(sen( 25 x))− 3

10 x sen( 25 x)

C yp = − 152 x cos( 2

5 x) + 754 ln(sen( 2

5 x)) sen( 25 x)

D yp = 310 x cos( 2

5 x)− 34 ln(sen( 2

5 x)) sen( 25 x)

13. Un cuerpo con peso de 3 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 100 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 225 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 3200F , R = 100Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 3

−3 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 3 sen2(4 t)

A F (s) = 3(

1s −

s64+s2

)B F (s) = 3

2 ( 1s −

s64+s2 )

C F (s) = 16 ( 1

s −s

64+s2 )

D F (s) = 3(

1s −

s16+s2

)E F (s) = 3

2 ( 1s + s

16+s2 )

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

A 3s −

3s e−3 s

B −3 + 3 e−3 s

C − 3s + 3

s e−3 s

D 3− 3 e−3 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 60 4

E 3 s− 3 s e−3 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(2 t)

A F (s) = 4+s2

(−4+s2)2

B F (s) = (4 + s2)−1

C F (s) = 4 s(−4+s2)2

D F (s) = 4+s2

−4+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−8 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t sen(5 t)

A F (s) = s(−25+s2)2

B F (s) = 1(−25+s2)2

C F (s) = s(25+s2)2

D F (s) = 1(25+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 2 con ecuacion:

12 y − 8 y′ + y′′ = 2 e6 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

28 y + 11 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

A Y (s) = e4 s + 1s (4+s) (7+s) e

8 s

B Y (s) = e−4 s + 1s (4+s) (7+s) e

−8 s

C Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (4+s) (7+s)

D Y (s) = e4 s+e8 s

s (4+s) (7+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

36 y + 13x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−6

A −x6 ln(x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 60 5

B ln(x)x6

C x6

D x6 ln(x)

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y3 (y′)4

(y′′)5

= 1

A z145 = 5

14 ( 52 y

25 + C1)

B 514 z

145 = C1 + ln(y

35 )

C 59 z

95 = x

y35

+ C1

D z145 = 7 y

25 + C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 5 y

y′ = −5x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 920 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

7 si 0 ≤ t < 8

−7 si 8 ≤ t < 16

A7 (− e−8 s+e8 s)

(1−e−16 s) s

B−7 (−1+e−8 s)

(1+e−8 s) s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 60 6

C 7s

D7 (−1+e−8 s)

1−e−16 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

4 0 < x < 3

−4 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a4, a6 y a8.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b5, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A8, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ4, θ5, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:61

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 8− 2x− 4 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −3x y2 dx

A y + 2x2 y2 = C

B3 (−1+ 1

2 x2 y)

y13

= C

C y = C(1+x)3

D 3x2 + 2x y = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(x−13 x

3) − e(−2 x+ 23 x

3)

B y = 1 + C e(x−13 x

3)

C y = C e(x−13 x

3)

D y = C e(x−13 x

3) + e(−2 x+23 x

3)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 5 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C ex + e2 x

B y = C ex + 5 e2 x

C y = C + 5 ex

D y = C + 5 e2 x

E y = C e−2 x + 5 e−x

F y = 5 ex + C e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 61 2

5. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 3100 millones.

Respuesta:

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.5 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 65 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos

y si inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 8 cos(9x) + 4 sen(9x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 165 (−8 cos(9x) + 4 sen(9x))

B y = C1 cos(4x) + 165 (−8 cos(4x)− 4 sen(4x)) + C2 sen(4x)

C y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 165 (8 cos(9x) + 4 sen(9x))

D y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 165 (−8 cos(9x)− 4 sen(9x))

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−9 y + y′′ = 9 e7 x + 5x+ 4x e3 x

A y = C e7 x + E + Dx+ C1 e−3 x + (Ax+B x2 + C2) e3 x

B y = B e7 x + Cx+ C1 e−3 x + (Ax+ xC2) e3 x

C y = B e7 x + Cx+ C1 e−3 x + (Ax+ C2) e3 x

D y = D +B e7 x + Cx+ C1 e−3 x + (Ax+ C2) e3 x

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (5x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−10 tan(5x) y′ + y′′ = sec(5x)

A yp = cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

B yp = 25 cos(5x) + 25 sen(5x) tan(5x)

C yp = −5 cos(5x) + 5 sen(5x) tan(5x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 61 3

D yp = 125 cos(5x) + 1

25 sen(5x) tan(5x)

E yp = −25 cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

12. Sabiendo que y1 = x7 y y2 = x8son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

56 y − 14x y′ + x2 y′′ = x4

A yp = 12 x

6

B yp = −x7 ln(x4) + x8 ln(x5)

C yp = 112 x

4

D yp =(14

1x −

13 x)x4

13. En un circuito serie RC con C = 180F , R = 200Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 8 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 100 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 925 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(3 t) sen(7 t)

A F (s) = s2

(9+s2) (49+s2)

B F (s) = s(

116+s2 −

1100+s2

)C F (s) = s

(1

9+s2 + 149+s2

)D F (s) = 1

2 s(

116+s2 −

1100+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 2

0 si t > 2

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 61 4

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(2 t) e−3 t

A F (s) = 213−6 s+s2

B F (s) = 3+s13+6 s+s2

C F (s) = 213+6 s+s2

D F (s) = 3+s13−6 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

53 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t sen(5 t)

A F (s) = 1(25+s2)2

B F (s) = 1(−25+s2)2

C F (s) = s(25+s2)2

D F (s) = s(−25+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−32 y − 4 y′ + y′′ = t5 e8 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 :

4 y + y′′ = sen(8 t)U2π(t)

A y(t) = 4 cos(2 t)− 115 sen(2 t)U2π(t)− 1

60 sen(8 t)U2π(t)

B y(t) = 4 cos(2 t)− 115 sen(2 t)U2π(t) + 1

60 sen(8 t)U2π(t)

C y(t) = 4 sen(2 t)− 115 cos(2 t)U2π(t)− 1

60 cos(8 t)U2π(t)

D y(t) = 4 cos(2 t) + 115 sen(2 t)U2π(t)− 1

60 sen(8 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

61 y − 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x5sen(6 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 61 5

25. Calcule el valor en x = 13 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 3 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ y

y′ = −x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 5, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 18.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 9

−1 si 9 ≤ t < 18

A 1+e−18 s−2 e−9 s

(1−e−18 s) s

B2 (1−2 e−9 s)(1−e−18 s) s

C 1+e−18 s−2 e−9 s

(1−e−9 s) s

D 1+e−18 s−e−9 s

−1+e−18 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

3 0 < x < 1

−3 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a3, a4, a5 y a7.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 61 6

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A3 y A7.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ6, θ7, θ8, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:62

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 18− 3x− 6 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −5x y2 dx

A y + 3x2 y2 = C

B 5x2 + 2x y = C

C y = C(1+x)5

D5 (− 1

3+12 x

2 y)y

35

= C

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = Cx + sen(x)

x

B y = C+cos(x)+x sen(x)x

C y = C + sen(x)

D y = C + 1x

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−4x+ 5 y

x

A y = x(1 + Cx4

)B y = x

(C + x4

)C y = −1 + Cx5

D y = −x(1 + Cx5

)E u = 1 + Cx5

F y = −x(1 + Cx4

)5. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se cuatriplica en 6 anos, cuantos anos demorara en quintuplicarse?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 62 2

A 14.5588

B 6.96578

C 7.5

D 11.25

6. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 17 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 178 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 59 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 3 hrs el numero de bacterias estimado es 83N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se quintuplique.

A 7.2

B 5.625

C 2.46134

D 4.92269

9. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 8 + 7 ex + 5x

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−28 y + 3 y′ + y′′ = −5 e5 x + 8x e7 x

A y = B e5 x + (Ax+ C1) e7 x + C2 e4 x

B y = B e5 x +Ae7 x + C1 e−7 x + C2 e

4 x

C y = B e5 x +Axe7 x + C1 e−7 x + C2 e

4 x

D y = C e5 x + (B +Ax) e7 x + C1 e−7 x + C2 e

4 x

11. Sabiendo que y1 = x8 y y2 = x9son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

72 y − 16x y′ + x2 y′′ = x4

A yp = −x8 ln(x5) + x9 ln(x6)

B yp =(15

1x −

14 x)x4

C yp = 16 x

6

D yp = 120 x

4

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 62 3

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = − 14 x−

14 tan(4x)

B yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

C yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

D yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

E yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

F yp = x+ tan(4x)

13. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 300 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 215 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 7 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1100F , R = 100Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 6 sen2(8 t)

A F (s) = 3(

1s + s

64+s2

)B F (s) = 6

(1s −

s64+s2

)C F (s) = 1

12 ( 1s −

s256+s2 )

D F (s) = 3(

1s −

s256+s2

)E F (s) = 6

(1s −

s256+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 62 4

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(3 t) senh(6 t)

A F (s) = 36 s(45−12 s+s2) (45+12 s+s2)

B F (s) = 18(9+s2) (36+s2)

C F (s) = −18(6−s) (6+s) (9+s2)

D F (s) = −18(6−s) (−3+s) (3+s) (6+s)

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

53 + 4 s+ s2

A f(t) = cos(7 t)− 2 sen(7 t)

B f(t) = (cos(7 t)− 2 sen(7 t)) e−2 t

C f(t) = (cos(7 t)− 27 sen(7 t)) e−2 t

D f(t) = cos(7 t)− 27 sen(7 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(2 t)

A F (s) = −12 s+s3(4+s2)3

B F (s) = 12 s+s3

(4+s2)3

C F (s) = −6 s+s3(4+s2)3

D F (s) = 6 s+s3

(4+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 2 con ecuacion:

12 y − 8 y′ + y′′ = 2 e6 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(7 t)U2π(t)

A y(t) = 4 sen(4 t)− 7132 cos(4 t)U2π(t)− 1

33 cos(7 t)U2π(t)

B y(t) = 4 cos(4 t)− 7132 sen(4 t)U2π(t) + 1

33 sen(7 t)U2π(t)

C y(t) = 4 cos(4 t) + 7132 sen(4 t)U2π(t)− 1

33 sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 62 5

D y(t) = 4 cos(4 t)− 7132 sen(4 t)U2π(t)− 1

33 sen(7 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

41 y − 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x5sen(4 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)6

(y′′)7

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 5 y

y′ = −5x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 3 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 110 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 3 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 7

−9 si 7 ≤ t < 14

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 62 6

A18 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

B9 (1+e−14 s−e−7 s)−1+e−14 s

C9 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−14 s) s

D9 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−7 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

4 0 < x < 3

−4 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a6, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b6 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A5, A7, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ3, θ4 y θ7.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:63

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 5√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− x2 y

)dy = −2x y2 dx

A2 (− 1

2+12 x

2 y)y2 = C

B y = C (2− x)2

C 2 y + 12 x

2 y2 = C

D y = x+ Cx2

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

4x y +(49 + x2

)y′ = 8x (49 + x2)

8

A y = C (49 + x2)2 − 2

5 (49 + x2)12

B y = C (49 + x2)2

+ 25 (49 + x2)

12

C y = − 25 (49 + x2)

−8+ C (49 + x2)

2

D y = C(49+x2)2

+ 25 (49 + x2)

8

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 3 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = 3 ex + C e2 x

B y = C e−2 x + 3 e−x

C y = C ex + 3 e2 x

D y = C + 3 e2 x

E y = C + 3 ex

F y = C ex + e2 x

5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 310oF, 9 minutos despues su temperatura es de 206oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 72oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 90oF?

A 38.0769

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 63 2

B 40.4524

C 19.0385

D 5.31119

6. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se duplica en 3 anos, cuantos anos demorara en sextuplicarse?

A 13.5

B 7.75489

C 9.

D 17.4706

8. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 70 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 4 + 8 ex + 8x

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−18 y + 7 y′ + y′′ = −8 e8 x + 6x e9 x

A y = B e8 x + (Ax+ C1) e9 x + C2 e2 x

B y = B e8 x +Axe9 x + C1 e−9 x + C2 e

2 x

C y = C e8 x + (B +Ax) e9 x + C1 e−9 x + C2 e

2 x

D y = B e8 x +Ae9 x + C1 e−9 x + C2 e

2 x

11. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

A y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

B y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

C y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

D y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 63 3

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(2 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 4x2

)y′ + x y′′ = e2 x

2

x3

A yp = 116 e

2 x2 − 18 e

2 x2

x2

B yp = − 14 e

2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

C yp = −e2 x2

+ 12 e

2 x2

x2

D yp = − 116 e

2 x2

+ 18 e

2 x2

x2

E yp = 18 e

2 x2 − 14 e

2 x2

x2

13. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 300Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 350 H, R = 200 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 21200 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 5 sen2(5 t)

A F (s) = 5(

1s −

s100+s2

)B F (s) = 5

2 ( 1s + s

25+s2 )

C F (s) = 110 ( 1

s −s

100+s2 )

D F (s) = 52 ( 1

s −s

100+s2 )

E F (s) = 5(

1s −

s25+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A − 2s + 2

s e−2 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 63 4

B 2 s− 2 s e−2 s

C −2 + 2 e−2 s

D 2s −

2s e−2 s

E 2− 2 e−2 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t6 e2 t

A F (s) = 720(−2+s)6

B F (s) = 720(−2+s)7

C F (s) = 720(2+s)6

D F (s) = 720(2+s)7

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

20 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(7 t)

A F (s) = −147 s+s3(49+s2)3

B F (s) = 147 s+s3

(49+s2)3

C F (s) = −21 s+s3(49+s2)3

D F (s) = 21 s+s3

(49+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 2 con ecuacion:

12 y − 8 y′ + y′′ = 2 e6 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

12 y + 7 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e−3 s + 1s (3+s) (4+s) e

−6 s

B Y (s) = e3 s + 1s (3+s) (4+s) e

6 s

C Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (3+s) (4+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 63 5

D Y (s) = e3 s+e6 s

s (3+s) (4+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

4 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2

A x−2

B x2 ln(x)

C ln(x)x2

D − ln(x)x2

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 4 y y′′

A y34 = 2

√2 + 3

4 x

B y = 4 e14 x

C y5 = 1024 + 5 x√2

D y34 = 2

√2 + 3

4x√2

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 5 y

y′ = −5x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 910 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 920 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 920 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 63 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

7 si 0 ≤ t < 7

−7 si 7 ≤ t < 14

A7 (− e−7 s+e7 s)

(1−e−14 s) s

B−7 (−1+e−7 s)

(1+e−7 s) s

C7 (−1+e−7 s)

1−e−14 s

D 7s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

2 0 < x < 1

−2 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a3, a5, a6 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b4, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A5, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ4, θ6, θ7, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:64

1. Resuelva la ED:dy

dx= 24− 6x− 4 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(4) = 7. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(5),

es decir, la funcion evaluada en x = 5.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 3x y2 dx

A y = C (1 + x)3

B −3x2 + 2x y = C

C−3 ( 1

5+12 x

2 y)y

53

= C

D y − x2 y2 = C

3. (9x+

y11

e8 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C y9 + 164

y9

e8 y − 18y10

e8 y

B x = C− 164

y9

e8 y − 18y10

e8 y

C x = Cy9 −

18y8

e8 y + 164

y9

e8 y

D x = C y9 − 164

y9

e8 y − 18y10

e8 y

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =9x+ y

x

Respuesta:

5. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 8 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 89 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 3 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 8 horas hay 800. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 64 2

A 7.17936

B 14.3587

C 28.7175

D 57.4349

7. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 7 anos solamente permanecıa el 95 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 47.2969anos.

B tmedia = 189.188anos.

C tmedia = 3.68421anos.

D tmedia = 94.5939anos.

8. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5850 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.783482

B 0.484765

C 0.363574

D 0.522321

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 2 cos(8x) + 6 sen(8x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (−2 cos(8x)− 6 sen(8x))

B y = C1 cos(4x) + 148 (−2 cos(4x)− 6 sen(4x)) + C2 sen(4x)

C y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (−2 cos(8x) + 6 sen(8x))

D y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (2 cos(8x) + 6 sen(8x))

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 5 + 9 ex + 3x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(6 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 12x2

)y′ + x y′′ = e6 x

2

x3

A yp = 124 e

6 x2 − 14 e

6 x2

x2

B yp = −9 e6 x2

+ 32 e

6 x2

x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 64 3

C yp = 1144 e

6 x2 − 124 e

6 x2

x2

D yp = − 136 e

6 x2

+ 16 e

6 x2

x2

E yp = − 1144 e

6 x2

+ 124 e

6 x2

x2

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (5x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−10 tan(5x) y′ + y′′ = sec(5x)

A yp = 125 cos(5x) + 1

25 sen(5x) tan(5x)

B yp = −25 cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

C yp = 25 cos(5x) + 25 sen(5x) tan(5x)

D yp = cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

E yp = −5 cos(5x) + 5 sen(5x) tan(5x)

13. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 400 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3200 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 10 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo

ofrece una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado53 pies por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo, determine la posicion

mas baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 300Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 2

−2 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(7 t)

A F (s) = s(

125+s2 −

181+s2

)B F (s) = s2

(4+s2) (49+s2)

C F (s) = 12 s(

125+s2 −

181+s2

)D F (s) = s

(1

4+s2 + 149+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 64 4

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 6

0 si t > 6

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(2 t)

A F (s) = 4+s2

−4+s2

B F (s) = 4+s2

(−4+s2)2

C F (s) = 4 s(−4+s2)2

D F (s) = (4 + s2)−1

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−24 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

32t cos(4 t) +

1

128sen(4 t)

A F (s) = s(−16+s2)2

B F (s) = 1(16+s2)2

C F (s) = s(16+s2)2

D F (s) = 1(−16+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−15 y − 2 y′ + y′′ = t4 e5 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 :

9 y + y′′ = sen(6 t)U2π(t)

A y(t) = 3 cos(3 t) + 227 sen(3 t)U2π(t)− 1

27 sen(6 t)U2π(t)

B y(t) = 3 cos(3 t)− 227 sen(3 t)U2π(t)− 1

27 sen(6 t)U2π(t)

C y(t) = 3 cos(3 t)− 227 sen(3 t)U2π(t) + 1

27 sen(6 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 64 5

D y(t) = 3 sen(3 t)− 227 cos(3 t)U2π(t)− 1

27 cos(6 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

13 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

81 y′ y′′ = 54 y

A y = (1− 53 x)

− 35

B y = (1 + x)3

C y = (1− 13 x)

− 45

D y = (1 + 13 x)

3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 6 y

y′ = −6x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 45 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 25 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 200 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 25 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 64 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

7 si 0 ≤ t < 7

−7 si 7 ≤ t < 14

A7 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−7 s) s

B7 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−14 s) s

C14 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

D7 (1+e−14 s−e−7 s)−1+e−14 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

4 0 < x < 3

−4 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a4, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b5, b6, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A3, A7 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ3, θ4, θ7, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:65

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 8√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 4x2 y

)dy = −2x y2 dx

A y = C√x− 4

3 x

B 3 y − x2 y2 = C

C y = C (3− 4x)12

D2 (− 3

10+12 x

2 y)y5 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

9x y +(1 + x2

)y′ = 8x (1 + x2)

6

A y = − 821 (1 + x2)

−6+ C (1 + x2)

92

B y = C (1 + x2)92 + 8

21 (1 + x2)15

C y = C (1 + x2)92 − 8

21 (1 + x2)15

D y = C

(1+x2)92

+ 821 (1 + x2)

6

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =8x+ y

x

Respuesta:

5. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 600 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

6. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 54 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 65 2

7. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 16 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 4 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

8. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 4 hrs el numero de bacterias estimado es 95N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se sextuplique.

A 25.

B 12.1933

C 6.09663

D 13.3333

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−49 y + y′′ = 2 e4 x + 2x+ 9x e7 x

A y = B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ C2) e7 x

B y = B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ xC2) e7 x

C y = C e4 x + E + Dx+ C1 e−7 x + (Ax+B x2 + C2) e7 x

D y = D +B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ C2) e7 x

10. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

36 y − 12 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

B yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

C yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

D yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

E yp = x+ tan(2x)

F yp = − 12 x−

12 tan(2x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 65 3

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(3 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 6x2

)y′ + x y′′ = e3 x

2

x3

A yp = − 94 e

3 x2

+ 34 e

3 x2

x2

B yp = 112 e

3 x2 − 14 e

3 x2

x2

C yp = 136 e

3 x2 − 112 e

3 x2

x2

D yp = − 19 e

3 x2

+ 13 e

3 x2

x2

E yp = − 136 e

3 x2

+ 112 e

3 x2

x2

13. En un circuito serie RC con C = 1160F , R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 5

−2 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 2 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 4 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 13 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 600 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 275 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(3 t) cos(4 t)

A F (s) = s(

11+s2 + 1

49+s2

)B F (s) = s

(1

9+s2 + 116+s2

)C F (s) = s2

(9+s2) (16+s2)

D F (s) = 12 s(

11+s2 + 1

49+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A − 2s + 2

s e−4 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 65 4

B 2− 2 e−4 s

C −2 + 2 e−4 s

D 2s −

2s e−4 s

E 2 s− 2 s e−4 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(7 t) e−4 t

A F (s) = −4+s65−8 s+s2

B F (s) = 765+8 s+s2

C F (s) = 4+s65+8 s+s2

D F (s) = 765−8 s+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

85 + 4 s+ s2

A f(t) = cos(9 t)− 2 sen(9 t)

B f(t) = cos(9 t)− 29 sen(9 t)

C f(t) = (cos(9 t)− 29 sen(9 t)) e−2 t

D f(t) = (cos(9 t)− 2 sen(9 t)) e−2 t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(3 t)

A F (s) = 9 s+s3

(9+s2)3

B F (s) = 27 s+s3

(9+s2)3

C F (s) = −27 s+s3(9+s2)3

D F (s) = −9 s+s3(9+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−28 y + 3 y′ + y′′ = t2 e4 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

20 y + 9 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (4+s) (5+s)

B Y (s) = e5 s + 1s (4+s) (5+s) e

10 s

C Y (s) = e5 s+e10 s

s (4+s) (5+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 65 5

D Y (s) = e−5 s + 1s (4+s) (5+s) e

−10 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

9 y − 5x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x3

A x3 ln(x)

B ln(x)x3

C − ln(x)x3

D x−3

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y (y′)2

(y′′)6

= 1

A 37 z

73 = C1 + ln(y

16 )

B z73 = 14

5 y56 + C1

C 34 z

43 = x

y16

+ C1

D z73 = 3

7 ( 65 y

56 + C1)

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 5x

2x′ − y′ = 3

con condiciones iniciales x(0) = 3 y y(0) = 5. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 32 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 4 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 12 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 4 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 8 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 65 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 8.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 4

−1 si 4 ≤ t < 8

A −1+e−4 s

1−e−8 s

B 1s

C − e−4 s+e4 s

(1−e−8 s) s

D − −1+e−4 s

(1+e−4 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

3 0 < x < 1

−3 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a4, a6, a7 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b3, b4 y b6.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A5, A7 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ6, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:66

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 5 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 24− 4x− 6 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 2x2 y

)dy = −4x y2 dx

A y = 43 x+ Cx2

B y = C (3− 2x)2

C 3 y + x2 y2 = C

D4 (− 3

8+12 x

2 y)y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = −1 + C e(−x+13 x

3)

B y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

C y = −e(2 x− 23 x

3) + C e(−x+13 x

3)

D y = C e(−x+13 x

3)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 3 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C ex + e2 x

B y = C + 3 ex

C y = 3 ex + C e2 x

D y = C e−2 x + 3 e−x

E y = C ex + 3 e2 x

F y = C + 3 e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 66 2

5. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 4 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 9 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 3.42448

B 13.6979

C 27.3959

D 6.84897

6. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se cuatriplica en 2 anos, cuantos anos demorara en sextuplicarse?

A 5.82353

B 2.58496

C 3.

D 4.5

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5800 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.487774

B 0.776786

C 0.517857

D 0.365831

9. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 4 + 8 ex + 7x

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y + y′′ = 9 cos(9x) + 9 sen(9x)

A y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 132 (9 cos(9x) + 9 sen(9x))

B y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 132 (−9 cos(9x) + 9 sen(9x))

C y = C1 cos(7x) + 132 (−9 cos(7x)− 9 sen(7x)) + C2 sen(7x)

D y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 132 (−9 cos(9x)− 9 sen(9x))

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 66 3

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(5 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 10x2

)y′ + x y′′ = e5 x

2

x3

A yp = 1100 e

5 x2 − 120 e

5 x2

x2

B yp = − 1100 e

5 x2

+ 120 e

5 x2

x2

C yp = − 125 e

5 x2

+ 15 e

5 x2

x2

D yp = − 254 e

5 x2

+ 54 e

5 x2

x2

E yp = 120 e

5 x2 − 14 e

5 x2

x2

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (2x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 tan(2x) y′ + y′′ = sec(2x)

A yp = 14 cos(2x) + 1

4 sen(2x) tan(2x)

B yp = −2 cos(2x) + 2 sen(2x) tan(2x)

C yp = 4 cos(2x) + 4 sen(2x) tan(2x)

D yp = cos(2x)− 4 sen(2x) tan(2x)

E yp = −4 cos(2x)− 4 sen(2x) tan(2x)

13. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 600 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 115 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 2 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 4 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 13 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo, determine la posicion mas baja

que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1150F , R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 4

−4 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(4 t) sen(5 t)

A F (s) = s(

11+s2 −

181+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 66 4

B F (s) = 12 s(

11+s2 −

181+s2

)C F (s) = s2

(16+s2) (25+s2)

D F (s) = s(

116+s2 + 1

25+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 4

0 si t > 4

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(2 t) e−3 t

A F (s) = 213+6 s+s2

B F (s) = 213−6 s+s2

C F (s) = −3+s13−6 s+s2

D F (s) = 3+s13+6 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−45 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(6 t)

A F (s) = 108 s+s3

(36+s2)3

B F (s) = 18 s+s3

(36+s2)3

C F (s) = −18 s+s3(36+s2)3

D F (s) = −108 s+s3(36+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6 con ecuacion:

30 y − 11 y′ + y′′ = 6 e5 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 66 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

24 y + 11 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e2 s+e4 s

s (3+s) (8+s)

B Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (3+s) (8+s)

C Y (s) = e−2 s + 1s (3+s) (8+s) e

−4 s

D Y (s) = e2 s + 1s (3+s) (8+s) e

4 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

16 y + 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−4

A x4 ln(x)

B −x4 ln(x)

C ln(x)x4

D x4

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 4 reduciendola en orden

3 y′ y′′ = 128 y

A y = (1− 203 x)

− 35

B y = (1− 43 x)

− 45

C y = (1 + 4x)3

D y = (1 + 43 x)

3

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 6 y

y′ = −6x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion con una concentracion de 320 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 200 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 66 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 16.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 8

−9 si 8 ≤ t < 16

A9 (1+e−16 s−e−8 s)−1+e−16 s

B9 (1+e−16 s−2 e−8 s)

(1−e−16 s) s

C9 (1+e−16 s−2 e−8 s)

(1−e−8 s) s

D18 (1−2 e−8 s)(1−e−16 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a3, a5 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b6, b7 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A5, A7 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ4, θ5, θ6 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:67

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6− 2x− 3 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(2− 3x2 y

)dy = −2x y2 dx

A y = C (2− 3x)23

B y = Cx23 − 3x

C2 (− 1

4+12 x

2 y)y4 = C

D 2 y − 12 x

2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−17 y + x y′ = x19 cos(4x)

A y = C− 116 x

17 cos(4x) + 14 x

18 sen(4x)

B y = C + 116 x

17 cos(4x) + 14 x

18 sen(4x)

C y = Cx17 − 116 x

17 cos(4x) + 14 x

18 sen(4x)

D y = Cx17 + 116 x

17 cos(4x) + 14 x

18 sen(4x)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =5x+ y

x

Respuesta:

5. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se duplica en 3 anos, cuantos anos demorara en triplicarse?

A 4.75489

B 4.5

C 6.75

D 8.73529

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 67 2

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 5 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 6 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 0.000100469

B 0.000200939

C 0.000401878

D 0.000803755

7. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 14 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 149 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 600 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

36 y + y′′ = 8 cos(7x) + 8 sen(7x)

A y = C1 cos(6x) + C2 sen(6x) + 113 (8 cos(7x) + 8 sen(7x))

B y = C1 cos(6x) + 113 (−8 cos(6x)− 8 sen(6x)) + C2 sen(6x)

C y = C1 cos(6x) + C2 sen(6x) + 113 (−8 cos(7x) + 8 sen(7x))

D y = C1 cos(6x) + C2 sen(6x) + 113 (−8 cos(7x)− 8 sen(7x))

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 9 + 6 ex + 4x

Respuesta:

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (5x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−10 tan(5x) y′ + y′′ = sec(5x)

A yp = −5 cos(5x) + 5 sen(5x) tan(5x)

B yp = 25 cos(5x) + 25 sen(5x) tan(5x)

C yp = 125 cos(5x) + 1

25 sen(5x) tan(5x)

D yp = −25 cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 67 3

E yp = cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

12. Dado que y1 = e−6x y y2 = xe−6x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

36 y + 12 y′ + y′′ =1

xe−6 x

A y = x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − ln(x)

B y = −x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + x ln(x) e−6 x

C y = x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − x ln(x) e−6 x

D y = −x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + ln(x)

13. Un cuerpo con peso de 10 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo

ofrece una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado53 pies por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo, determine la posicion

mas baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 400 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3200 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1100F , R = 200Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 4

−3 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(6 t) cos(8 t)

A F (s) = s(

14+s2 + 1

196+s2

)B F (s) = s2

(36+s2) (64+s2)

C F (s) = 12 s(

14+s2 + 1

196+s2

)D F (s) = s

(1

36+s2 + 164+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 5

0 si 5 ≤ t

A 6 s− 6 s e−5 s

B − 6s + 6

s e−5 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 67 4

C 6s −

6s e−5 s

D −6 + 6 e−5 s

E 6− 6 e−5 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t6 e5 t

A F (s) = 720(−5+s)6

B F (s) = 720(−5+s)7

C F (s) = 720(5+s)7

D F (s) = 720(5+s)6

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

8 + 4 s+ s2

A f(t) = (cos(2 t)− 2 sen(2 t)) e−2 t

B f(t) = (cos(2 t)− sen(2 t)) e−2 t

C f(t) = cos(2 t)− sen(2 t)

D f(t) = cos(2 t)− 2 sen(2 t)

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

18t cos(3 t) +

1

54sen(3 t)

A F (s) = s(−9+s2)2

B F (s) = s(9+s2)2

C F (s) = 1(−9+s2)2

D F (s) = 1(9+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−12 y + 4 y′ + y′′ = t2 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(6 t)U2π(t)

A y(t) = 7 cos(4 t)− 340 sen(4 t)U2π(t)− 1

20 sen(6 t)U2π(t)

B y(t) = 7 cos(4 t)− 340 sen(4 t)U2π(t) + 1

20 sen(6 t)U2π(t)

C y(t) = 7 cos(4 t) + 340 sen(4 t)U2π(t)− 1

20 sen(6 t)U2π(t)

D y(t) = 7 sen(4 t)− 340 cos(4 t)U2π(t)− 1

20 cos(6 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

18 y − 5x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x3sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 67 5

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)2

(y′′)7

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 6 y

y′ = −6x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 240 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran

extraidos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 3, y(0) = 5, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

8 si 0 ≤ t < 2

−8 si 2 ≤ t < 4

A8 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−4 s) s

B16 (1−2 e−2 s)(1−e−4 s) s

C8 (1+e−4 s−e−2 s)−1+e−4 s

D8 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

4 0 < x < 1

−4 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a5, a6, a8 y a10.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 67 6

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b4, b7, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A6, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ6, θ7 y θ8.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:68

1. Resuelva la ED:dy

dx= 16− 4x− 4 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(4) = 5. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(5),

es decir, la funcion evaluada en x = 5.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 2x y2 dx

A −2x2 + 2x y = C

B−2 ( 1

4+12 x

2 y)y2 = C

C y − 12 x

2 y2 = C

D y = C (1 + x)2

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C+cos(x)+x sen(x)x

B y = C + sen(x)

C y = C + 1x

D y = Cx + sen(x)

x

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−x+ 2 y

x

A y = −x (1 + Cx)

B y = −1 + Cx2

C y = x (1 + Cx)

D u = 1 + Cx2

E y = x (C + x)

F y = −x(1 + Cx2

)5. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 69 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 68 2

6. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 2 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 6 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 82.1584

B 328.634

C 164.317

D 41.0792

7. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 600 aumenta 19 % en 9 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 36 anos?

A 1203.2

B 2856.

C 5544.

D 5712.

8. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 3 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y − 8 y′ + y′′ = ex

A y = − 13 e

x + (C1 + xC2) e4 x

B y = 19 e

x + (C1 + xC2) e4 x

C y = − 19 e

x + (C1 + xC2) e4 x

D y = 13 e

x + (C1 + xC2) e4 x

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−27 y − 6 y′ + y′′ = −8 e7 x + 5x e3 x

A y = C e7 x + (B +Ax) e3 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

B y = Ae3 x +B e7 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

C y = B e7 x +Axe3 x + C1 e−3 x + C2 e

9 x

D y = B e7 x + (Ax+ C1) e3 x + C2 e9 x

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (5x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−10 tan(5x) y′ + y′′ = sec(5x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 68 3

A yp = −25 cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

B yp = 125 cos(5x) + 1

25 sen(5x) tan(5x)

C yp = cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

D yp = 25 cos(5x) + 25 sen(5x) tan(5x)

E yp = −5 cos(5x) + 5 sen(5x) tan(5x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(3 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 6x2

)y′ + x y′′ = e3 x

2

x3

A yp = − 136 e

3 x2

+ 112 e

3 x2

x2

B yp = 136 e

3 x2 − 112 e

3 x2

x2

C yp = − 19 e

3 x2

+ 13 e

3 x2

x2

D yp = − 94 e

3 x2

+ 34 e

3 x2

x2

E yp = 112 e

3 x2 − 14 e

3 x2

x2

13. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1120F , R = 300Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 5

−2 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 600 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 350 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(2 t) cos(6 t)

A F (s) = 12 s(

116+s2 + 1

64+s2

)B F (s) = s

(1

4+s2 + 136+s2

)C F (s) = s2

(4+s2) (36+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 68 4

D F (s) = s(

116+s2 + 1

64+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A −6 + 6 e−4 s

B − 6s + 6

s e−4 s

C 6 s− 6 s e−4 s

D 6s −

6s e−4 s

E 6− 6 e−4 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(6 t) e−4 t

A F (s) = 652−8 s+s2

B F (s) = 4+s52+8 s+s2

C F (s) = 652+8 s+s2

D F (s) = −4+s52−8 s+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

40 + 4 s+ s2

A f(t) = (cos(6 t)− 2 sen(6 t)) e−2 t

B f(t) = cos(6 t)− 13 sen(6 t)

C f(t) = cos(6 t)− 2 sen(6 t)

D f(t) = (cos(6 t)− 13 sen(6 t)) e−2 t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t sen(5 t)

A F (s) = 1(−25+s2)2

B F (s) = s(25+s2)2

C F (s) = s(−25+s2)2

D F (s) = 1(25+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−35 y + 2 y′ + y′′ = t5 e5 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 2 y y′(0) = 0 :

36 y + y′′ = sen(7 t)U2π(t)

A y(t) = 2 cos(6 t)− 778 sen(6 t)U2π(t)− 1

13 sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 68 5

B y(t) = 2 sen(6 t)− 778 cos(6 t)U2π(t)− 1

13 cos(7 t)U2π(t)

C y(t) = 2 cos(6 t)− 778 sen(6 t)U2π(t) + 1

13 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 2 cos(6 t) + 778 sen(6 t)U2π(t)− 1

13 sen(7 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

13 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2sen(3 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 4 y y′′

A y = 4 e14 x

B y34 = 2

√2 + 3

4 x

C y5 = 1024 + 5 x√2

D y34 = 2

√2 + 3

4x√2

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 5x

2x′ − y′ = 1

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 2. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 35 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 4 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 15 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 4 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 8 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 4, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 68 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 8.

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 4

−4 si 4 ≤ t < 8

A4 (1+e−8 s−e−4 s)−1+e−8 s

B4 (1+e−8 s−2 e−4 s)

(1−e−4 s) s

C4 (1+e−8 s−2 e−4 s)

(1−e−8 s) s

D8 (1−2 e−4 s)(1−e−8 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a5 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b4, b6, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A3, A7 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ6, θ8 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:69

1. Resuelva la ED:dy

dx= 15− 3x− 5 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(5) = 4. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(6),

es decir, la funcion evaluada en x = 6.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −3x y2 dx

A y + 2x2 y2 = C

B 3x2 + 2x y = C

C y = C(1+x)3

D3 (−1+ 1

2 x2 y)

y13

= C

3. (x+ e9 y y3

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = 19 e

9 y + Cy + 1

81 e9 y y

B x = C y − 181 e

9 y y + 19 e

9 y y2

C x = C− 181 e

9 y y + 19 e

9 y y2

D x = C y + 181 e

9 y y + 19 e

9 y y2

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 6 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C ex + e2 x

B y = C ex + 6 e2 x

C y = C + 6 ex

D y = C + 6 e2 x

E y = 6 ex + C e2 x

F y = C e−2 x + 6 e−x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 69 2

5. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 80 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

6. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 15 anos solamente permanecıa el 75 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 36.1413anos.

B tmedia = 18.0707anos.

C tmedia = 10.anos.

D tmedia = 72.2826anos.

7. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2900 millones.

Respuesta:

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 4 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 9 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 229.007

B 114.503

C 57.2517

D 28.6258

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

4 y + y′′ = 3 cos(5x) + 4 sen(5x)

A y = C1 cos(2x) + 121 (−3 cos(2x)− 4 sen(2x)) + C2 sen(2x)

B y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 121 (−3 cos(5x)− 4 sen(5x))

C y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 121 (3 cos(5x) + 4 sen(5x))

D y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 121 (−3 cos(5x) + 4 sen(5x))

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 2 + x+ C1 e5 x + C2 e

2 x

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 69 3

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(4 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 8x2

)y′ + x y′′ = e4 x

2

x3

A yp = − 164 e

4 x2

+ 116 e

4 x2

x2

B yp = −4 e4 x2

+ e4 x2

x2

C yp = 164 e

4 x2 − 116 e

4 x2

x2

D yp = 116 e

4 x2 − 14 e

4 x2

x2

E yp = − 116 e

4 x2

+ 14 e

4 x2

x2

12. Sabiendo que y1 = cos( 32 x) y y2 = sen( 3

2 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

9 y + 4 y′′ = 8 csc(3

2x)

A yp = − 43 x cos( 3

2 x) + 89 ln(sen( 3

2 x)) sen( 32 x)

B yp = 89 cos( 3

2 x) ln(sen( 32 x))− 4

3 x sen( 32 x)

C yp = − 163 x cos( 3

2 x) + 329 ln(sen( 3

2 x)) sen( 32 x)

D yp = 43 x cos( 3

2 x)− 89 ln(sen( 3

2 x)) sen( 32 x)

13. En un circuito serie RC con C = 3200F , R = 200Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 350 H, R = 600 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 4 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 7 sen2(5 t)

A F (s) = 72 ( 1

s −s

100+s2 )

B F (s) = 114 ( 1

s −s

100+s2 )

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 69 4

C F (s) = 72 ( 1

s + s25+s2 )

D F (s) = 7(

1s −

s25+s2

)E F (s) = 7

(1s −

s100+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

A 3s −

3s e−3 s

B 3− 3 e−3 s

C − 3s + 3

s e−3 s

D −3 + 3 e−3 s

E 3 s− 3 s e−3 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t7 e3 t

A F (s) = 5040(−3+s)7

B F (s) = 5040(3+s)8

C F (s) = 5040(3+s)7

D F (s) = 5040(−3+s)8

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−12 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

18t cos(3 t) +

1

54sen(3 t)

A F (s) = s(9+s2)2

B F (s) = 1(9+s2)2

C F (s) = 1(−9+s2)2

D F (s) = s(−9+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−48 y − 2 y′ + y′′ = t5 e8 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 69 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

8 y + 6 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e3 s + 1s (2+s) (4+s) e

6 s

B Y (s) = e−3 s + 1s (2+s) (4+s) e

−6 s

C Y (s) = e3 s+e6 s

s (2+s) (4+s)

D Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (2+s) (4+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

3 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−2

B x2

C x3

D x−3

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y6 (y′)5

(y′′)2

= 1

A z92 = − 9

4 y−2 + C1

B 29 z

92 = C1 + ln(y3)

C z92 = 2

9 (− 12 y−2 + C1)

D 27 z

72 = x

y3 + C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 2x+ 3 y

y′ = −3x+ 2 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 45 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 25 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 25 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 69 6

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 1

−9 si 1 ≤ t < 2

A−9 (−1+e−s)

(1+e−s) s

B9 (−1+e−s)

1−e−2 s

C 9s

D9 (− e−s+es)(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

1 0 < x < 1

−1 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a7, a8 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b4, b6, b7, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A6 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ4, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:70

1. Resuelva la ED:dy

dx= 8− 4x− 2 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(2) = 5. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(3),

es decir, la funcion evaluada en x = 3.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −6x y2 dx

A6 (− 1

4+12 x

2 y)y

23

= C

B y + 72 x

2 y2 = C

C y = C(1+x)6

D 6x2 + 2x y = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−14 y + x y′ = x16 cos(4x)

A y = Cx14 − 116 x

14 cos(4x) + 14 x

15 sen(4x)

B y = Cx14 + 116 x

14 cos(4x) + 14 x

15 sen(4x)

C y = C− 116 x

14 cos(4x) + 14 x

15 sen(4x)

D y = C + 116 x

14 cos(4x) + 14 x

15 sen(4x)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 6 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C e−2 x + 6 e−x

B y = C ex + e2 x

C y = 6 ex + C e2 x

D y = C + 6 e2 x

E y = C ex + 6 e2 x

F y = C + 6 ex

5. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 307oF, 5 minutos despues su temperatura es de 202oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 66oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 91oF?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 70 2

A 10.2857

B 19.8021

C 20.5714

D 3.27611

6. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 1 hr el numero de bacterias estimado es 4N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se quintuplique.

A 1.33333

B 1.25

C 1.16096

D 0.580482

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 54 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

25 y − 10 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 7 cos(4x) + 6 sen(4x)

A y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 17 (−7 cos(4x)− 6 sen(4x))

B y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 17 (7 cos(4x) + 6 sen(4x))

C y = C1 cos(3x) + 17 (−7 cos(3x)− 6 sen(3x)) + C2 sen(3x)

D y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 17 (−7 cos(4x) + 6 sen(4x))

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (5x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−5 (csc(5x) sec(5x) + tan(5x)) y′ + y′′ = tan(5x)

A yp = − 15 x+ 1

25 tan(5x)

B yp = 15 x+ 1

25 tan(5x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 70 3

C yp = − 15 x−

15 tan(5x)

D yp = x+ tan(5x)

E yp = − 15 x+ 1

5 tan(5x)

F yp = 15 x+ 1

5 tan(5x)

12. Dado que y1 = e−5x y y2 = xe−5x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

25 y + 10 y′ + y′′ =1

xe−5 x

A y = −x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + ln(x)

B y = x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − x ln(x) e−5 x

C y = −x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + x ln(x) e−5 x

D y = x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − ln(x)

13. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Un cuerpo con peso de 8 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1240F , R = 600Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 5

−3 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 200 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(4 t)

A F (s) = s(

14+s2 + 1

16+s2

)B F (s) = 1

2 s(

14+s2 −

136+s2

)C F (s) = s

(1

4+s2 −1

36+s2

)D F (s) = s2

(4+s2) (16+s2)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 70 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A −3 + 3 e−4 s

B 3− 3 e−4 s

C 3s −

3s e−4 s

D − 3s + 3

s e−4 s

E 3 s− 3 s e−4 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(3 t)

A F (s) = 6 s(−9+s2)2

B F (s) = 6 s(9+s2)2

C F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

D F (s) = (9 + s2)−1

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

10 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

14t2 sen(7 t)

A F (s) = −49+s2(49+s2)3

B F (s) = 49+3 s2

(49+s2)3

C F (s) = −49+3 s2

(7+s2)3

D F (s) = −49+3 s2

(49+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)4

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−6 y + y′ + y′′ = t2 e2 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

12 y + 8 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (2+s) (6+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 70 5

B Y (s) = e5 s + 1s (2+s) (6+s) e

10 s

C Y (s) = e−5 s + 1s (2+s) (6+s) e

−10 s

D Y (s) = e5 s+e10 s

s (2+s) (6+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

25 y + 11x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−5

A ln(x)x5

B x5 ln(x)

C −x5 ln(x)

D x5

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 23 reduciendola en orden

−81 y′ y′′ = −16 y

A y = (1 + 23 x)

3

B y = (1 + 29 x)

3

C y = (1− 29 x)

− 45

D y = (1− 109 x)

− 35

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 6 y

y′ = −6x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 12 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 14 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 14 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 70 6

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 5, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 7

−3 si 7 ≤ t < 14

A3 (1+e−14 s−e−7 s)−1+e−14 s

B3 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−7 s) s

C6 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

D3 (1+e−14 s−2 e−7 s)

(1−e−14 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −4 < x < 0

2 0 < x < 4

−2 4 < x < 8

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a5 y a7.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b3, b5 y b6.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A3, A5 y A7.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ5, θ8, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:71

1. Resuelva la ED:dy

dx= 10− 2x− 5 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(5) = 3. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(6),

es decir, la funcion evaluada en x = 6.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(4− 2x2 y

)dy = −x y2 dx

A 4 y − 12 x

2 y2 = C

B y = C√x− 1

2 x

C y = C (4− 2x)12

D− 4

5+12 x

2 y

y5 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−3(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(3 x−x3) − e(−6 x+2 x3)

B y = 13 + C e(3 x−x

3)

C y = C e(3 x−x3) + 1

3 e(−6 x+2 x3)

D y = C

e3 (−x+1

3x3)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−3x+ 4 y

x

A y = x(1 + Cx3

)B y = −1 + Cx4

C y = −x(1 + Cx3

)D y = x

(C + x3

)E y = −x

(1 + Cx4

)F u = 1 + Cx4

5. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 5 hrs el numero de bacterias estimado es 2N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se quintuplique.

A 11.6096

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 71 2

B 5.80482

C 20.

D 12.5

6. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2700 millones.

Respuesta:

7. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 17 anos solamente permanecıa el 85 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 145.011anos.

B tmedia = 10.anos.

C tmedia = 36.2527anos.

D tmedia = 72.5054anos.

8. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−25 y + y′′ = 3 e9 x + 4x+ 3x e5 x

A y = B e9 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ C2) e5 x

B y = D +B e9 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ C2) e5 x

C y = C e9 x + E + Dx+ C1 e−5 x + (Ax+B x2 + C2) e5 x

D y = B e9 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ xC2) e5 x

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −3 + x+ C1 e4 x + C2 e

2 x

Respuesta:

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (4x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−8 tan(4x) y′ + y′′ = sec(4x)

A yp = 116 cos(4x) + 1

16 sen(4x) tan(4x)

B yp = −4 cos(4x) + 4 sen(4x) tan(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 71 3

C yp = 16 cos(4x) + 16 sen(4x) tan(4x)

D yp = cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

E yp = −16 cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

12. Sabiendo que y1 = x7 y y2 = x9son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

63 y − 15x y′ + x2 y′′ = x4

A yp = 115 x

4

B yp = 12 (−x7 ln(x4) + x9 ln(x6))

C yp = 12 x

4(15 x−2 − 1

3 x2)

D yp = 13 x

6

13. En un circuito serie RC con C = 3800F , R = 400Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 3

−4 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 7 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 200 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 340 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(3 t) cos(4 t)

A F (s) = 12 s(

11+s2 + 1

49+s2

)B F (s) = s2

(9+s2) (16+s2)

C F (s) = s(

11+s2 + 1

49+s2

)D F (s) = s

(1

9+s2 + 116+s2

)18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 71 4

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

A F (s) = 10 s(−25+s2)2

B F (s) = 25+s2

−25+s2

C F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

D F (s) = (25 + s2)−1

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−60 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

32t cos(4 t) +

1

128sen(4 t)

A F (s) = s(−16+s2)2

B F (s) = 1(16+s2)2

C F (s) = 1(−16+s2)2

D F (s) = s(16+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7 con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 7 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

35 y + 12 y′ + y′′ = U2(t) + U4(t)

A Y (s) = e−2 s + 1s (5+s) (7+s) e

−4 s

B Y (s) = e−4 s+e−2 s

s (5+s) (7+s)

C Y (s) = e2 s+e4 s

s (5+s) (7+s)

D Y (s) = e2 s + 1s (5+s) (7+s) e

4 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

4 y − 3x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x2

A x−2

B − ln(x)x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 71 5

C x2 ln(x)

D ln(x)x2

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y3 (y′)6

(y′′)7

= 1

A 720 z

207 = C1 + ln(y

37 )

B z207 = 5 y

47 + C1

C 713 z

137 = x

y37

+ C1

D z207 = 7

20 ( 74 y

47 + C1)

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = x

2x′ − y′ = 4

con condiciones iniciales x(0) = 4 y y(0) = 6. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 2 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 110 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 2 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 5, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 1

−6 si 1 ≤ t < 2

A6 (− e−s+es)(1−e−2 s) s

B 6s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 71 6

C−6 (−1+e−s)

(1+e−s) s

D6 (−1+e−s)

1−e−2 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

1 0 < x < 3

−1 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a5, a7 y a8.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b4, b5, b6 y b7.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A6, A8 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ4, θ5, θ7, θ8 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:72

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 8√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = 3x y2 dx

A y = C (1 + x)3

B −3x2 + 2x y = C

C y − x2 y2 = C

D−3 ( 1

5+12 x

2 y)y

53

= C

3. (16x+

y18

e3 y

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C y16 − 19y16

e3 y − 13y17

e3 y

B x = C− 19y16

e3 y − 13y17

e3 y

C x = C y16 + 19y16

e3 y − 13y17

e3 y

D x = Cy16 −

13y15

e3 y + 19y16

e3 y

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 4 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C e−2 x + 4 e−x

B y = C + 4 ex

C y = C ex + 4 e2 x

D y = C + 4 e2 x

E y = 4 ex + C e2 x

F y = C ex + e2 x

5. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 11 anos solamente permanecıa el 85 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 72 2

A tmedia = 23.4576anos.

B tmedia = 6.47059anos.

C tmedia = 46.9153anos.

D tmedia = 93.8305anos.

6. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en

dicho instante. Si su poblacion inicial de 1400 aumenta 16 % en 6 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la

poblacion dentro de 36 anos?

A 18914.8

B 3410.95

C 19488.

D 9744.

7. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 4 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 23 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 6 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 0.146484

B 0.0732422

C 0.0183105

D 0.0366211

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−25 y + y′′ = 5 e7 x + 2x+ 3x e5 x

A y = C e7 x + E + Dx+ C1 e−5 x + (Ax+B x2 + C2) e5 x

B y = B e7 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ C2) e5 x

C y = D +B e7 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ C2) e5 x

D y = B e7 x + Cx+ C1 e−5 x + (Ax+ xC2) e5 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

36 y + y′′ = 9 cos(5x) + 9 sen(5x)

A y = C1 cos(6x) + C2 sen(6x) + 111 (9 cos(6x) + 9 sen(6x))

B y = C1 cos(6x) + 111 (9 cos(5x) + 9 sen(5x)) + C2 sen(6x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 72 3

C y = C1 cos(6x) + 111 (9 cos(5x)− 9 sen(5x)) + C2 sen(6x)

D y = C1 cos(6x) + 111 (−9 cos(5x)− 9 sen(5x)) + C2 sen(6x)

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(3 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 6x2

)y′ + x y′′ = e3 x

2

x3

A yp = 136 e

3 x2 − 112 e

3 x2

x2

B yp = − 19 e

3 x2

+ 13 e

3 x2

x2

C yp = 112 e

3 x2 − 14 e

3 x2

x2

D yp = − 94 e

3 x2

+ 34 e

3 x2

x2

E yp = − 136 e

3 x2

+ 112 e

3 x2

x2

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (5x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−5 (csc(5x) sec(5x) + tan(5x)) y′ + y′′ = tan(5x)

A yp = 15 x+ 1

25 tan(5x)

B yp = − 15 x+ 1

5 tan(5x)

C yp = − 15 x+ 1

25 tan(5x)

D yp = x+ tan(5x)

E yp = 15 x+ 1

5 tan(5x)

F yp = − 15 x−

15 tan(5x)

13. Un cuerpo con peso de 2 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 4 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 13 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 400 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 9400 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Despues de que pase mucho tiempo, determine la carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 1/2h, R = 10Ω,

C = 0.01f , E(t) = 150V , q(0) = 1C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1300F , R = 300Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 72 4

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(7 t) sen(8 t)

A F (s) = s(

149+s2 + 1

64+s2

)B F (s) = s

(1

1+s2 −1

225+s2

)C F (s) = 1

2 s(

11+s2 −

1225+s2

)D F (s) = s2

(49+s2) (64+s2)

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 6

0 si t > 6

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = sen(5 t) senh(2 t)

A F (s) = −10(2−s) (2+s) (25+s2)

B F (s) = 20 s(29−4 s+s2) (29+4 s+s2)

C F (s) = 10(4+s2) (25+s2)

D F (s) = −10(2−s) (−5+s) (2+s) (5+s)

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

10 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

72t cos(6 t) +

1

432sen(6 t)

A F (s) = s(−36+s2)2

B F (s) = s(36+s2)2

C F (s) = 1(36+s2)2

D F (s) = 1(−36+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 2 con ecuacion:

8 y − 6 y′ + y′′ = 2 e4 t

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 72 5

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

10 y + 7 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (2+s) (5+s)

B Y (s) = e3 s + 1s (2+s) (5+s) e

6 s

C Y (s) = e−3 s + 1s (2+s) (5+s) e

−6 s

D Y (s) = e3 s+e6 s

s (2+s) (5+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−6 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x7

B x6

C x−7

D x−6

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

(y′)4

(y′′)6

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 4 y

y′ = −4x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 15 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 72 6

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 4.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 2

−9 si 2 ≤ t < 4

A9 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−4 s) s

B9 (1+e−4 s−e−2 s)−1+e−4 s

C18 (1−2 e−2 s)(1−e−4 s) s

D9 (1+e−4 s−2 e−2 s)

(1−e−2 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

1 0 < x < 1

−1 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a7 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b4, b7 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A5, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ6, θ7 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:73

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 7√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −x y2 dx

A x2 + 2x y = C

B y(1 + 1

2 x2 y)

= C

C y + x2 y2 = C

D y = C1+x

3. Seleccionar la opcion que contiene la solucion general de la ED:

y + x y′ = cos(x)

A y = C + 1x

B y = Cx + sen(x)

x

C y = C + sen(x)

D y = C+cos(x)+x sen(x)x

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =2x+ y

x

Respuesta:

5. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 55 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

6. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 1 hr el numero de bacterias estimado es 2N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se sextuplique.

A 3.

B 1.29248

C 2.58496

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 73 2

D 5.

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos

y si inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

A y = 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

B y = − 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

C y = − 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

D y = 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−9 y + y′′ = 3 e6 x + 8x+ 4x e3 x

A y = D +B e6 x + Cx+ C1 e−3 x + (Ax+ C2) e3 x

B y = B e6 x + Cx+ C1 e−3 x + (Ax+ C2) e3 x

C y = B e6 x + Cx+ C1 e−3 x + (Ax+ xC2) e3 x

D y = C e6 x + E + Dx+ C1 e−3 x + (Ax+B x2 + C2) e3 x

11. Sabiendo que y1 = x9 y y2 = x6son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

54 y − 14x y′ + x2 y′′ = x3

A yp = − 13 x

3(− 1

6 x−3 + 1

3 x3)

B yp = 118 x

3

C yp = 13 (−x6 ln(x4) + x9 ln(x7))

D yp = 14 x

5

12. Dado que y1 = e−2x y y2 = xe−2x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

4 y + 4 y′ + y′′ =1

xe−2 x

A y = x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − ln(x)

B y = −x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + ln(x)

C y = −x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + x ln(x) e−2 x

D y = x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − x ln(x) e−2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 73 3

13. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 100 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 125 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 9 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1600F , R = 600Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 2

−4 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 7 sen2(5 t)

A F (s) = 72 ( 1

s + s25+s2 )

B F (s) = 114 ( 1

s −s

100+s2 )

C F (s) = 7(

1s −

s100+s2

)D F (s) = 7

2 ( 1s −

s100+s2 )

E F (s) = 7(

1s −

s25+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A − 2s + 2

s e−2 s

B 2 s− 2 s e−2 s

C 2− 2 e−2 s

D −2 + 2 e−2 s

E 2s −

2s e−2 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(7 t) e−2 t

A F (s) = 753−4 s+s2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 73 4

B F (s) = 2+s53−4 s+s2

C F (s) = 2+s53+4 s+s2

D F (s) = 753+4 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

68 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

12t sen(6 t)

A F (s) = s(36+s2)2

B F (s) = 1(36+s2)2

C F (s) = 1(−36+s2)2

D F (s) = s(−36+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)6

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−24 y + 5 y′ + y′′ = t4 e3 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 :

49 y + y′′ = sen(3 t)U2π(t)

A y(t) = 7 cos(7 t) + 140 sen(3 t)U2π(t) + 3

280 sen(7 t)U2π(t)

B y(t) = 7 cos(7 t)− 140 sen(3 t)U2π(t) + 3

280 sen(7 t)U2π(t)

C y(t) = 7 cos(7 t) + 140 sen(3 t)U2π(t)− 3

280 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 7 sen(7 t) + 140 cos(3 t)U2π(t) + 3

280 cos(7 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

52 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(6 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 5 y y′′

A y45 = 5

45 + 4

5x

515

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 73 5

B y = 5 e15 x

C y6 = 15625 + 6 x

515

D y45 = 5

45 + 4

5 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 6x

2x′ − y′ = 2

con condiciones iniciales x(0) = 2 y y(0) = 6. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 25 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 1, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 6, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 18.

f(t) =

8 si 0 ≤ t < 9

−8 si 9 ≤ t < 18

A−8 (−1+e−9 s)

(1+e−9 s) s

B8 (−1+e−9 s)

1−e−18 s

C 8s

D8 (− e−9 s+e9 s)

(1−e−18 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

4 0 < x < 3

−4 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a7 y a10.

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 73 6

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b5, b6, b7 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A3, A7 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ2, θ5, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:74

1. Determine el valor y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 0, a la ecuacion diferencial:

dy

dx− 4√x y = 0

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− 2x2 y

)dy = −3x y2 dx

A3 (− 3

7+12 x

2 y)y

73

= C

B y = 2x+ Cx32

C 3 y + 12 x

2 y2 = C

D y = C (3− 2x)32

3. (12x+ e6 y y14

)y′ = y

Sugerencia: Veala como lineal en la variable x, es decir, utilice

x′ + p(y)x = g(y)

A x = C y12 + 136 e

6 y y12 + 16 e

6 y y13

B x = C y12 − 136 e

6 y y12 + 16 e

6 y y13

C x = Cy12 + 1

6 e6 y y11 + 1

36 e6 y y12

D x = C− 136 e

6 y y12 + 16 e

6 y y13

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 4 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 4 ex

B y = 4 ex + C e2 x

C y = C ex + 4 e2 x

D y = C ex + e2 x

E y = C e−2 x + 4 e−x

F y = C + 4 e2 x

5. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5900 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 74 2

A 0.526786

B 0.481774

C 0.361331

D 0.790179

6. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 3200 millones.

Respuesta:

7. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.4 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

8. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 4 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 45 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 9 cos(9x) + 7 sen(9x)

A y = C1 cos(3x) + 172 (−9 cos(3x)− 7 sen(3x)) + C2 sen(3x)

B y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 172 (9 cos(9x) + 7 sen(9x))

C y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 172 (−9 cos(9x)− 7 sen(9x))

D y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 172 (−9 cos(9x) + 7 sen(9x))

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −3 + x+ C1 e5 x + C2 e

−3 x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(4 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 8x2

)y′ + x y′′ = e4 x

2

x3

A yp = − 116 e

4 x2

+ 14 e

4 x2

x2

B yp = −4 e4 x2

+ e4 x2

x2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 74 3

C yp = 116 e

4 x2 − 14 e

4 x2

x2

D yp = 164 e

4 x2 − 116 e

4 x2

x2

E yp = − 164 e

4 x2

+ 116 e

4 x2

x2

12. Dado que y1 = e−6x y y2 = xe−6x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

36 y + 12 y′ + y′′ =1

xe−6 x

A y = −x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + ln(x)

B y = x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − ln(x)

C y = x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − x ln(x) e−6 x

D y = −x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + x ln(x) e−6 x

13. En un circuito serie RL con L = 3100 H, R = 300 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 475 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 3200F , R = 200Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un cuerpo con peso de 8 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 8 sen2(5 t)

A F (s) = 4(

1s −

s100+s2

)B F (s) = 1

16 ( 1s −

s100+s2 )

C F (s) = 8(

1s −

s25+s2

)D F (s) = 8

(1s −

s100+s2

)E F (s) = 4

(1s + s

25+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

4 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 74 4

A 4s −

4s e−3 s

B −4 + 4 e−3 s

C 4 s− 4 s e−3 s

D 4− 4 e−3 s

E − 4s + 4

s e−3 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t senh(6 t)

A F (s) = 12 s(−36+s2)2

B F (s) = 36+s2

(−36+s2)2

C F (s) = 12 s(36+s2)2

D F (s) = (36 + s2)−1

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(2 t)− sen(2 t)) e−t

B f(t) = cos(2 t)− 12 sen(2 t)

C f(t) = cos(2 t)− sen(2 t)

D f(t) = (cos(2 t)− 12 sen(2 t)) e−t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t2 sen(5 t)

A F (s) = −25+s2(25+s2)3

B F (s) = 25+3 s2

(25+s2)3

C F (s) = −25+3 s2

(25+s2)3

D F (s) = −25+3 s2

(5+s2)3

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)5

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−35 y + 2 y′ + y′′ = t3 e5 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

32 y + 12 y′ + y′′ = U5(t) + U10(t)

A Y (s) = e5 s+e10 s

s (4+s) (8+s)

B Y (s) = e−5 s + 1s (4+s) (8+s) e

−10 s

C Y (s) = e−10 s+e−5 s

s (4+s) (8+s)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 74 5

D Y (s) = e5 s + 1s (4+s) (8+s) e

10 s

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

2 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

A x−2

B 1x

C x

D x2

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 13 reduciendola en orden

−81 y′ y′′ = −2 y

A y = (1 + 19 x)

3

B y = (1− 19 x)

− 45

C y = (1 + 13 x)

3

D y = (1− 59 x)

− 35

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 6 y

y′ = −6x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 15 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 4, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 6, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 74 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 10.

f(t) =

8 si 0 ≤ t < 5

−8 si 5 ≤ t < 10

A8 (− e−5 s+e5 s)

(1−e−10 s) s

B−8 (−1+e−5 s)

(1+e−5 s) s

C8 (−1+e−5 s)

1−e−10 s

D 8s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

3 0 < x < 3

−3 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a4, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b2, b4, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A6, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ6, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:75

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 5 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 8− 4x− 2 y + x y

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(3− x2 y

)dy = −4x y2 dx

A4 (− 1

2+12 x

2 y)y

32

= C

B 3 y + 32 x

2 y2 = C

C y = 49 x+ Cx4

D y = C (3− x)4

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−19 y + x y′ = x21 cos(4x)

A y = Cx19 − 116 x

19 cos(4x) + 14 x

20 sen(4x)

B y = Cx19 + 116 x

19 cos(4x) + 14 x

20 sen(4x)

C y = C− 116 x

19 cos(4x) + 14 x

20 sen(4x)

D y = C + 116 x

19 cos(4x) + 14 x

20 sen(4x)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 5 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C + 5 e2 x

B y = C ex + 5 e2 x

C y = C + 5 ex

D y = C e−2 x + 5 e−x

E y = 5 ex + C e2 x

F y = C ex + e2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 75 2

5. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 500 aumenta 11 % en 5 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 30 anos?

A 935.207

B 3330.

C 6464.12

D 6660.

6. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 306oF, 3 minutos despues su temperatura es de 209oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 67oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 91oF?

A 13.299

B 6.64948

C 1.92383

D 13.2438

7. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 18 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 92 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

8. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

9. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−49 y + y′′ = 3 e4 x + 9x+ 7x e7 x

A y = B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ xC2) e7 x

B y = C e4 x + E + Dx+ C1 e−7 x + (Ax+B x2 + C2) e7 x

C y = B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ C2) e7 x

D y = D +B e4 x + Cx+ C1 e−7 x + (Ax+ C2) e7 x

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y − 8 y′ + y′′ = ex

A y = 13 e

x + (C1 + xC2) e4 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 75 3

B y = − 13 e

x + (C1 + xC2) e4 x

C y = − 19 e

x + (C1 + xC2) e4 x

D y = 19 e

x + (C1 + xC2) e4 x

11. Sabiendo que y1 = x9 y y2 = x8son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que contiene una

solucion particular a la ecuacion diferencial

72 y − 16x y′ + x2 y′′ = x5

A yp = −x8 ln(x4) + x9 ln(x5)

B yp = 12 x

7

C yp = −(− 1

41x + 1

3 x)x5

D yp = 112 x

5

12. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

A y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

B y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

C y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

D y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

13. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 500 Ω, y E = 20V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3250 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 3400F , R = 200Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 4 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(5 t) sen(6 t)

A F (s) = s2

(25+s2) (36+s2)

B F (s) = s(

125+s2 + 1

36+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 75 4

C F (s) = 12 s(

11+s2 −

1121+s2

)D F (s) = s

(1

1+s2 −1

121+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 2

0 si 2 ≤ t

A −3 + 3 e−2 s

B 3− 3 e−2 s

C 3 s− 3 s e−2 s

D 3s −

3s e−2 s

E − 3s + 3

s e−2 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = t4 e2 t

A F (s) = 24(−2+s)4

B F (s) = 24(2+s)4

C F (s) = 24(2+s)5

D F (s) = 24(−2+s)5

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

8t sen(4 t)

A F (s) = s(−16+s2)2

B F (s) = 1(−16+s2)2

C F (s) = 1(16+s2)2

D F (s) = s(16+s2)2

22. Determine A, B y C para que

Y (s) =A

(s+B) (s+ C)7

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0 con ecuacion:

−30 y − y′ + y′′ = t5 e6 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

40 y + 13 y′ + y′′ = U4(t) + U8(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 75 5

A Y (s) = e−8 s+e−4 s

s (5+s) (8+s)

B Y (s) = e4 s + 1s (5+s) (8+s) e

8 s

C Y (s) = e−4 s + 1s (5+s) (8+s) e

−8 s

D Y (s) = e4 s+e8 s

s (5+s) (8+s)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

41 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(5 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y5 (y′)4

(y′′)6

= 1

A 38 z

83 = C1 + ln(y

56 )

B z83 = 16 y

16 + C1

C z83 = 3

8 (6 y16 + C1)

D 35 z

53 = x

y56

+ C1

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 3 y

y′ = −3x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 2720 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 3 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 920 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 3 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 2, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

2x′ + y′ + x′′ = 1

x′ − y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D para que

x(t) = A+ (B t+ C) eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 75 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

9 si 0 ≤ t < 7

−9 si 7 ≤ t < 14

A9 (−1+e−7 s)

1−e−14 s

B9 (− e−7 s+e7 s)

(1−e−14 s) s

C 9s

D−9 (−1+e−7 s)

(1+e−7 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

1 0 < x < 2

−1 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a3, a5 y a6.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b5, b8, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A4, A7, A8 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ4, θ5, θ6, θ7 y θ9.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:76

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 8, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −4 + x

A y2 = ln(C(−8x+ x2

))

B y2 = ln(1− 8x+ x2)

C y2 = ln(C− 8x+ x2)

D y2 = ln(−8x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1− 2x2 y

)dy = −x y2 dx

A y = C (1− 2x)12

B y − 12 x

2 y2 = C

C− 1

5+12 x

2 y

y5 = C

D y = C√x− 2x

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

2x y +(4 + x2

)y′ = 5x (4 + x2)

9

A y = C(4 + x2

)− 1

4 (4 + x2)11

B y = C4+x2 + 1

4 (4 + x2)9

C y = C(4 + x2

)+ 1

4 (4 + x2)11

D y = − 14 (4 + x2)

−9+ C

(4 + x2

)4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =8x+ y

x

Respuesta:

5. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 3200 millones.

Respuesta:

6. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 2 hrs el numero de bacterias estimado es 107 N0. Si

la rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se quintuplique.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 76 2

A 7.

B 4.51234

C 18.6667

D 9.02468

7. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 60 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 8 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 83 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 3 + x+ C1 e2 x + C2 e

−2 x

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 5 cos(8x) + 7 sen(8x)

A y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (−5 cos(8x)− 7 sen(8x))

B y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (5 cos(8x) + 7 sen(8x))

C y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (−5 cos(8x) + 7 sen(8x))

D y = C1 cos(3x) + 155 (−5 cos(3x)− 7 sen(3x)) + C2 sen(3x)

11. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

A y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

B y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

C y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

D y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

12. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (5x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−10 tan(5x) y′ + y′′ = sec(5x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 76 3

A yp = 25 cos(5x) + 25 sen(5x) tan(5x)

B yp = cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

C yp = −5 cos(5x) + 5 sen(5x) tan(5x)

D yp = −25 cos(5x)− 25 sen(5x) tan(5x)

E yp = 125 cos(5x) + 1

25 sen(5x) tan(5x)

13. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1200F , R = 600Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 500 Ω, y E = 60V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 3125 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(4 t) sen(5 t)

A F (s) = s(

116+s2 + 1

25+s2

)B F (s) = s

(1

1+s2 −1

81+s2

)C F (s) = s2

(16+s2) (25+s2)

D F (s) = 12 s(

11+s2 −

181+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 3

0 si 3 ≤ t

A 6 s− 6 s e−3 s

B 6s −

6s e−3 s

C 6− 6 e−3 s

D −6 + 6 e−3 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 76 4

E − 6s + 6

s e−3 s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

A F (s) = 25+s2

−25+s2

B F (s) = (25 + s2)−1

C F (s) = 10 s(−25+s2)2

D F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

50t cos(5 t) +

1

250sen(5 t)

A F (s) = s(−25+s2)2

B F (s) = 1(25+s2)2

C F (s) = s(25+s2)2

D F (s) = 1(−25+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6 con ecuacion:

48 y − 14 y′ + y′′ = 6 e8 t

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 0

con ecuacion:

48 y + 14 y′ + y′′ = U3(t) + U6(t)

A Y (s) = e−3 s + 1s (6+s) (8+s) e

−6 s

B Y (s) = e3 s + 1s (6+s) (8+s) e

6 s

C Y (s) = e3 s+e6 s

s (6+s) (8+s)

D Y (s) = e−6 s+e−3 s

s (6+s) (8+s)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

25 y + 11x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−5

A −x5 ln(x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 76 5

B x5

C ln(x)x5

D x5 ln(x)

25. Indique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

y3 (y′)4

(y′′)2

= 1

A 13 z

3 = x

y32

+ C1

B 14 z

4 = C1 + ln(y32 )

C z4 = −8√y + C1

D z4 = 14 (−2√y + C1)

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = x+ 2 y

y′ = −2x+ y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de y(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion con una concentracion de 32 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 5 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 160 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 12 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 5 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 10 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 12.

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 6

−6 si 6 ≤ t < 12

A 6s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 76 6

B6 (−1+e−6 s)

1−e−12 s

C−6 (−1+e−6 s)

(1+e−6 s) s

D6 (− e−6 s+e6 s)

(1−e−12 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

3 0 < x < 3

−3 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a3, a4, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b3, b4, b5, b8 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A2, A7 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ3, θ5, θ6 y θ8.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:77

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 2, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −1 + x

A y2 = ln(1− 2x+ x2)

B y2 = ln(−2x+ x2)

C y2 = ln(C− 2x+ x2)

D y2 = ln(C(−2x+ x2

))

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −4x y2 dx

A4 (− 1

2+12 x

2 y)√y = C

B y = C(1+x)4

C 4x2 + 2x y = C

D y + 52 x

2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = 1 + C e(x−13 x

3)

B y = C e(x−13 x

3) − e(−2 x+ 23 x

3)

C y = C e(x−13 x

3)

D y = C e(x−13 x

3) + e(−2 x+23 x

3)

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−2x+ 3 y

x

A y = −x(1 + Cx3

)B y = x

(1 + Cx2

)C y = −x

(1 + Cx2

)D y = x

(C + x2

)E y = −1 + Cx3

F u = 1 + Cx3

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 77 2

5. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 6 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

6. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 65 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional

al producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos

y si inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra

infectados al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 5 horas se observa que se tienen 300 bacterias, y que al cabo de 8 horas hay 1000. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 20.1663

B 40.3326

C 80.6653

D 10.0832

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

A y = − 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

B y = 14 e

x + (C1 + xC2) e3 x

C y = − 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

D y = 12 e

x + (C1 + xC2) e3 x

10. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 5 + 5 ex + 6x

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = − 13 x−

13 tan(3x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 77 3

B yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

C yp = x+ tan(3x)

D yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

E yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

F yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

12. Dado que y1 = e−3x y y2 = xe−3x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

9 y + 6 y′ + y′′ =1

xe−3 x

A y = x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − ln(x)

B y = x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − x ln(x) e−3 x

C y = −x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + ln(x)

D y = −x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + x ln(x) e−3 x

13. Un cuerpo con peso de 4 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 3200F , R = 200Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RL con L = 120 H, R = 300 Ω, y E = 40V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 275 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(6 t) sen(7 t)

A F (s) = s2

(36+s2) (49+s2)

B F (s) = s(

136+s2 + 1

49+s2

)C F (s) = s

(1

1+s2 −1

169+s2

)D F (s) = 1

2 s(

11+s2 −

1169+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 77 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A − 2s + 2

s e−4 s

B 2s −

2s e−4 s

C −2 + 2 e−4 s

D 2− 2 e−4 s

E 2 s− 2 s e−4 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(8 t) e−9 t

A F (s) = 8145+18 s+s2

B F (s) = 9+s145+18 s+s2

C F (s) = −9+s145−18 s+s2

D F (s) = 8145−18 s+s2

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

40 + 4 s+ s2

A f(t) = (cos(6 t)− 13 sen(6 t)) e−2 t

B f(t) = cos(6 t)− 2 sen(6 t)

C f(t) = cos(6 t)− 13 sen(6 t)

D f(t) = (cos(6 t)− 2 sen(6 t)) e−2 t

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

14t2 sen(7 t)

A F (s) = −49+3 s2

(7+s2)3

B F (s) = −49+s2(49+s2)3

C F (s) = 49+3 s2

(49+s2)3

D F (s) = −49+3 s2

(49+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8 con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 8 e7 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 2 y y′(0) = 0 :

4 y + y′′ = sen(3 t)U2π(t)

A y(t) = 2 sen(2 t)− 310 cos(2 t)U2π(t)− 1

5 cos(3 t)U2π(t)

B y(t) = 2 cos(2 t) + 310 sen(2 t)U2π(t)− 1

5 sen(3 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 77 5

C y(t) = 2 cos(2 t)− 310 sen(2 t)U2π(t) + 1

5 sen(3 t)U2π(t)

D y(t) = 2 cos(2 t)− 310 sen(2 t)U2π(t)− 1

5 sen(3 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

36 y + 13x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x−6

A x6

B x6 ln(x)

C ln(x)x6

D −x6 ln(x)

25. Calcule el valor en x = 16 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = −1 de la

ED (Use el caso I):

y′′ = 6 (y′)2

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 3x

2x′ − y′ = 5

con condiciones iniciales x(0) = 5 y y(0) = 1. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 12 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior del

recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad. La solucion extraida es

entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 120 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraidos

4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-amortiguador con datos k1 = 1, k2 = 1, m1 = 1, m2 = 1, d = 3, en

el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja que alcanza la masa 1 respecto a su posicion de equilibrio. Tome como

condiciones iniciales:x1 (0) = 1, x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 18.

f(t) =

5 si 0 ≤ t < 9

−5 si 9 ≤ t < 18

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 77 6

A5 (1+e−18 s−2 e−9 s)

(1−e−18 s) s

B10 (1−2 e−9 s)(1−e−18 s) s

C5 (1+e−18 s−2 e−9 s)

(1−e−9 s) s

D5 (1+e−18 s−e−9 s)−1+e−18 s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

1 0 < x < 1

−1 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a2, a5, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b2, b3, b6, b7 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A6, A7 y A9.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ1, θ3, θ5, θ6 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:78

1. Resuelva la ED:dy

dx= 8− 2x− 4 y + x y

Posteriormente determine la solucion particular que satisface y(4) = 3. Finalmente, entrege el valor correspondiente de y(5),

es decir, la funcion evaluada en x = 5.

Respuesta:

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −5x y2 dx

A y + 3x2 y2 = C

B5 (− 1

3+12 x

2 y)y

35

= C

C 5x2 + 2x y = C

D y = C(1+x)5

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

3x y +(64 + x2

)y′ = 5x

(64 + x2

)A y = 64 + x2 + C

(64+x2)32

B y = −(64 + x2)−1

+ C (64 + x2)32

C y = C (64 + x2)32 − (64 + x2)

4

D y = C (64 + x2)32 + (64 + x2)

4

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =−4x+ 5 y

x

A y = −1 + Cx5

B y = −x(1 + Cx5

)C y = x

(C + x4

)D u = 1 + Cx5

E y = x(1 + Cx4

)F y = −x

(1 + Cx4

)5. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 3 horas se observa que se tienen 500 bacterias, y que al cabo de 4 horas hay 1200. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 78 2

A 9.04225

B 72.338

C 36.169

D 18.0845

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.6 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5800 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.487774

B 0.517857

C 0.776786

D 0.365831

8. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 9 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 98 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 4 cos(8x) + 7 sen(8x)

A y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (4 cos(8x) + 7 sen(8x))

B y = C1 cos(3x) + 155 (−4 cos(3x)− 7 sen(3x)) + C2 sen(3x)

C y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (−4 cos(8x)− 7 sen(8x))

D y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 155 (−4 cos(8x) + 7 sen(8x))

10. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 3 + x+ C1 e3 x + C2 e

4 x

Respuesta:

11. Dado que y1 = e−2x y y2 = xe−2x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

4 y + 4 y′ + y′′ =1

xe−2 x

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 78 3

A y = x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − x ln(x) e−2 x

B y = −x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + x ln(x) e−2 x

C y = x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − ln(x)

D y = −x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + ln(x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2e(3 x2) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−(1 + 6x2

)y′ + x y′′ = e3 x

2

x3

A yp = − 19 e

3 x2

+ 13 e

3 x2

x2

B yp = − 94 e

3 x2

+ 34 e

3 x2

x2

C yp = 112 e

3 x2 − 14 e

3 x2

x2

D yp = 136 e

3 x2 − 112 e

3 x2

x2

E yp = − 136 e

3 x2

+ 112 e

3 x2

x2

13. En un circuito serie RC con C = 1160F , R = 400Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 150 H, R = 300 Ω, y E = 30V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 1100 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 5 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. Encuentre la carga en el capacitor en un circuito serie LRC en el instante t = 0.01s cuando L = 0.05h, R = 2Ω, C = 0.01f ,

E(t) = 0V , q(0) = 5C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = sen(2 t) sen(5 t)

A F (s) = s2

(4+s2) (25+s2)

B F (s) = s(

14+s2 + 1

25+s2

)C F (s) = s

(1

9+s2 −1

49+s2

)D F (s) = 1

2 s(

19+s2 −

149+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 78 4

18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

2 si 0 ≤ t < 4

0 si 4 ≤ t

A 2− 2 e−4 s

B 2s −

2s e−4 s

C 2 s− 2 s e−4 s

D − 2s + 2

s e−4 s

E −2 + 2 e−4 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = cos(4 t) e−6 t

A F (s) = 6+s52+12 s+s2

B F (s) = −6+s52−12 s+s2

C F (s) = 452−12 s+s2

D F (s) = 452+12 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−48 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = − 1

18t cos(3 t) +

1

54sen(3 t)

A F (s) = 1(9+s2)2

B F (s) = s(−9+s2)2

C F (s) = s(9+s2)2

D F (s) = 1(−9+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

8 y − 6 y′ + y′′ = 4 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 :

9 y + y′′ = sen(7 t)U2π(t)

A y(t) = 7 cos(3 t)− 7120 sen(3 t)U2π(t)− 1

40 sen(7 t)U2π(t)

B y(t) = 7 cos(3 t) + 7120 sen(3 t)U2π(t)− 1

40 sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 78 5

C y(t) = 7 cos(3 t)− 7120 sen(3 t)U2π(t) + 1

40 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 7 sen(3 t)− 7120 cos(3 t)U2π(t)− 1

40 cos(7 t)U2π(t)

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

52 y − 7x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x4sen(6 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y23 = 3

23 + 2

3x

313

B y4 = 81 + 4 x

313

C y23 = 3

23 + 2

3 x

D y = 3 e13 x

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 3x

2x′ − y′ = 5

con condiciones iniciales x(0) = 5 y y(0) = 2. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 910 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia

es vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 3 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 920 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 920 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 3 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 3x

2x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 5, y(0) = 1, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 78 6

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

3 si 0 ≤ t < 1

−3 si 1 ≤ t < 2

A3 (−1+e−s)

1−e−2 s

B3 (− e−s+es)(1−e−2 s) s

C−3 (−1+e−s)

(1+e−s) s

D 3s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −3 < x < 0

4 0 < x < 3

−4 3 < x < 6

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a2, a8 y a9.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b8, b9 y b10.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A3, A4, A6 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ5, θ6, θ8, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:79

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 2, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −1 + x

A y2 = ln(−2x+ x2)

B y2 = ln(C(−2x+ x2

))

C y2 = ln(C− 2x+ x2)

D y2 = ln(1− 2x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(4− 4x2 y

)dy = −x y2 dx

A− 4

9+12 x

2 y

y9 = C

B y = Cx14 − 1

3 x

C y = C (4− 4x)14

D 4 y − 32 x

2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−3(1− x2

)y + y′ = −1 + x2

A y = C e(3 x−x3) − e(−6 x+2 x3)

B y = C

e3 (−x+1

3x3)

C y = C e(3 x−x3) + 1

3 e(−6 x+2 x3)

D y = 13 + C e(3 x−x

3)

4. Determine los valores de A y B para que

y = xA (B ln(x) + C)

sea la solucion explıcita a la ecuacion diferencial:

y′ =6x+ y

x

Respuesta:

5. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

6. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 1 anos solamente permanecıa el 85 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 79 2

A tmedia = 8.53005anos.

B tmedia = 2.13251anos.

C tmedia = 0.588235anos.

D tmedia = 4.26502anos.

7. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo

en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en

el que la poblacion sea de 2700 millones.

Respuesta:

8. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

10. Indique cual opcion contiene la forma de la solucion general a la ED:

−24 y − 5 y′ + y′′ = −2 e5 x + 9x e3 x

A y = B e5 x +Axe3 x + C1 e−3 x + C2 e

8 x

B y = Ae3 x +B e5 x + C1 e−3 x + C2 e

8 x

C y = B e5 x + (Ax+ C1) e3 x + C2 e8 x

D y = C e5 x + (B +Ax) e3 x + C1 e−3 x + C2 e

8 x

11. Sabiendo que y1 = cos( 35 x) y y2 = sen( 3

5 x)son soluciones de la ecuacion diferencial homogenea, indique la opcion que

contiene una solucion particular a la ecuacion diferencial

9 y + 25 y′′ = 7 csc(3

5x)

A yp = − 353 x cos( 3

5 x) + 1759 ln(sen( 3

5 x)) sen( 35 x)

B yp = 715 x cos( 3

5 x)− 79 ln(sen( 3

5 x)) sen( 35 x)

C yp = 79 cos( 3

5 x) ln(sen( 35 x))− 7

15 x sen( 35 x)

D yp = − 715 x cos( 3

5 x) + 79 ln(sen( 3

5 x)) sen( 35 x)

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 79 3

A yp = − 12 x−

12 tan(2x)

B yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

C yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

D yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

E yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

F yp = x+ tan(2x)

13. En un circuito serie RC con C = 1100F , R = 100Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 2

−4 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. En un circuito serie RL con L = 125 H, R = 300 Ω, y E = 10V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 7300 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 8 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo, determine la posicion mas

baja que alcanza el objeto. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

16. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para convertir un producto en una suma)

f(t) = cos(5 t) cos(6 t)

A F (s) = s2

(25+s2) (36+s2)

B F (s) = s(

125+s2 + 1

36+s2

)C F (s) = s

(1

1+s2 + 1121+s2

)D F (s) = 1

2 s(

11+s2 + 1

121+s2

)18. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

6 si 0 ≤ t < 5

0 si 5 ≤ t

A − 6s + 6

s e−5 s

B 6 s− 6 s e−5 s

C −6 + 6 e−5 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 79 4

D 6s −

6s e−5 s

E 6− 6 e−5 s

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(6 t) e−8 t

A F (s) = 8+s100−16 s+s2

B F (s) = 8+s100+16 s+s2

C F (s) = 6100+16 s+s2

D F (s) = 6100−16 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−5 + 4 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

2t2 cos(8 t)

A F (s) = 192 s+s3

(64+s2)3

B F (s) = 24 s+s3

(64+s2)3

C F (s) = −192 s+s3(64+s2)3

D F (s) = −24 s+s3(64+s2)3

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

8 y − 6 y′ + y′′ = 4 e2 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 2 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(6 t)U2π(t)

A y(t) = 2 cos(4 t) + 340 sen(4 t)U2π(t)− 1

20 sen(6 t)U2π(t)

B y(t) = 2 cos(4 t)− 340 sen(4 t)U2π(t) + 1

20 sen(6 t)U2π(t)

C y(t) = 2 cos(4 t)− 340 sen(4 t)U2π(t)− 1

20 sen(6 t)U2π(t)

D y(t) = 2 sen(4 t)− 340 cos(4 t)U2π(t)− 1

20 cos(6 t)U2π(t)

24. Encuentre la segunda solucion a la ED:

−6 y′ + x y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = 1

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 79 5

A x−7

B x7

C x6

D x−6

25. Determine los valores de A y B para que

z = (Ax+ C1)B

sea la solucion explıcita a la ecuacion intermedia al aplicar el caso I del metodo de reduccion de orden a:

y′ (y′′)4

= 1

Respuesta:

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + 2 y′ = 5x

2x′ − y′ = 4

con condiciones iniciales x(0) = 4 y y(0) = 5. En este problema x = x(t) y y = y(t). Reporte el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 120 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Agua limpia es vertida en el interior

del recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. De este tanque se extrae solucion a un ritmo de 5 gal/min. La solucion

extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 240 galones de una solucion de la misma sustancia a una

concentracion 110 kg/gal. Adicionalmente a este segundo tanque se adiciona agua limpia a un ritmo de 5 gal/min. De este

segundo tanque a su vez tambien seran extraidos 10 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

alcanzada en el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 3, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 2, y(0) = 3, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 14.

f(t) =

1 si 0 ≤ t < 7

−1 si 7 ≤ t < 14

A 1+e−14 s−2 e−7 s

(1−e−7 s) s

B 1+e−14 s−e−7 s

−1+e−14 s

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 79 6

C 1+e−14 s−2 e−7 s

(1−e−14 s) s

D2 (1−2 e−7 s)(1−e−14 s) s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −1 < x < 0

4 0 < x < 1

−4 1 < x < 2

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a5, a7 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b5, b6, b8 y b9.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A1, A7, A9 y A10.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ7, θ8, θ9 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Enero-Mayo 2017

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:80

1. Cual opcion es la solucion a la ED, con condiciones iniciales x = 6, y = 0, siguiente:

ey2

ydy

dx= −3 + x

A y2 = ln(C(−6x+ x2

))

B y2 = ln(C− 6x+ x2)

C y2 = ln(−6x+ x2)

D y2 = ln(1− 6x+ x2)

2. Utilizando el metodo de factor integrante, resuelva y seleccione la opcion que contiene la solucion general a(1 + x2 y

)dy = −5x y2 dx

A y = C(1+x)5

B5 (− 1

3+12 x

2 y)y

35

= C

C 5x2 + 2x y = C

D y + 3x2 y2 = C

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

−3 y + x y′ = x5 cos(8x)

A y = Cx3 + 164 x

3 cos(8x) + 18 x

4 sen(8x)

B y = C− 164 x

3 cos(8x) + 18 x

4 sen(8x)

C y = C + 164 x

3 cos(8x) + 18 x

4 sen(8x)

D y = Cx3 − 164 x

3 cos(8x) + 18 x

4 sen(8x)

4. Aplique la sustitucion y = ex u ,donde u = u(x) es una nueva funcion incognita, para resolver la ED:

y′ = 2 e2 x + y

Determine adecuadamente y′.

A y = C e−2 x + 2 e−x

B y = C + 2 e2 x

C y = 2 ex + C e2 x

D y = C ex + 2 e2 x

E y = C ex + e2 x

F y = C + 2 ex

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 80 2

5. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 62 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

6. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 9 anos solamente permanecıa el 85 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 19.1926anos.

B tmedia = 5.29412anos.

C tmedia = 38.3852anos.

D tmedia = 76.7704anos.

7. El numero de individuos infectados N(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto N(t)(M − N(t)) donde M es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 6 pounds y se supone que su peso esta

uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 34 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

9. Determine los valores de A, B, y C para que

yp = Axex +B x+ C

sea una solucion particular de la ED no homogenea dada. Use el metodo de Coeficientes Indeterminados.

−y + y′′ = 9 + 9 ex + 3x

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

64 y + y′′ = 7 cos(6x) + 7 sen(6x)

A y = C1 cos(8x) + C2 sen(8x) + 128 (7 cos(8x) + 7 sen(8x))

B y = C1 cos(8x) + 128 (7 cos(6x) + 7 sen(6x)) + C2 sen(8x)

C y = C1 cos(8x) + 128 (7 cos(6x)− 7 sen(6x)) + C2 sen(8x)

D y = C1 cos(8x) + 128 (−7 cos(6x)− 7 sen(6x)) + C2 sen(8x)

11. Sabiendo que la base para el espacio de soluciones a la ED homogenea las funciones y1 = 1 y y2 = tan (4x) determine una

solucion particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−8 tan(4x) y′ + y′′ = sec(4x)

A yp = cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 80 3

B yp = 116 cos(4x) + 1

16 sen(4x) tan(4x)

C yp = 16 cos(4x) + 16 sen(4x) tan(4x)

D yp = −16 cos(4x)− 16 sen(4x) tan(4x)

E yp = −4 cos(4x) + 4 sen(4x) tan(4x)

12. Dado que y1 = e−2x y y2 = xe−2x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

4 y + 4 y′ + y′′ =1

xe−2 x

A y = x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − ln(x)

B y = x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − x ln(x) e−2 x

C y = −x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + ln(x)

D y = −x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + x ln(x) e−2 x

13. Un cuerpo con peso de 4 libras fuerza cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece

una fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio. Considere magnitudes hacia abajo negativas y hacia arriba positivas.

Respuesta:

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. En un circuito serie RL con L = 1100 H, R = 600 Ω, y E = 50V , encuentre el tiempo en segundos en el cual la corriente

tiene el valor 120 A. Tome i(0) = 0A.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1250F , R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 4

−4 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulombs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia:Use identidades trigo-

nometricas para eliminar el cuadrado)

f(t) = 8 sen2(8 t)

A F (s) = 4(

1s −

s256+s2

)B F (s) = 8

(1s −

s256+s2

)C F (s) = 1

16 ( 1s −

s256+s2 )

D F (s) = 8(

1s −

s64+s2

)E F (s) = 4

(1s + s

64+s2

)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 80 4

18. Determine los valores de A, B, C y D para que

F (s) =A

s2+ (

B

s+C

s2) eD s

sea la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) =

t si 0 < t ≤ 3

0 si t > 3

Respuesta:

19. Cual es la transformada de Laplace de la funcion:

f(t) = sen(7 t) e−8 t

A F (s) = 7113+16 s+s2

B F (s) = 7113−16 s+s2

C F (s) = 8+s113+16 s+s2

D F (s) = 8+s113−16 s+s2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cosh(C t) +D senh(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

−15 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) = −1

8t cos(2 t) +

1

16sen(2 t)

A F (s) = 1(4+s2)2

B F (s) = s(4+s2)2

C F (s) = s(−4+s2)2

D F (s) = 1(−4+s2)2

22. Determine A, B, C, D y E para que

Y (s) =As+B

(s2 + C s+D) (s+ E)

sea la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4 con ecuacion:

24 y − 10 y′ + y′′ = 4 e6 t

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 :

16 y + y′′ = sen(7 t)U2π(t)

A y(t) = 6 cos(4 t)− 7132 sen(4 t)U2π(t)− 1

33 sen(7 t)U2π(t)

B y(t) = 6 sen(4 t)− 7132 cos(4 t)U2π(t)− 1

33 cos(7 t)U2π(t)

C y(t) = 6 cos(4 t) + 7132 sen(4 t)U2π(t)− 1

33 sen(7 t)U2π(t)

D y(t) = 6 cos(4 t)− 7132 sen(4 t)U2π(t) + 1

33 sen(7 t)U2π(t)

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 80 5

24. Utilizando la formula dada en clase, encuentre la segunda solucion a la ED:

61 y − 9x y′ + x2 y′′ = 0

dada la solucion conocida:

y1(x) = x5sen(6 ln(x))

Reporte el valor de y2(x) en el valor de x = 5.

Respuesta:

25. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 23 reduciendola en orden

−81 y′ y′′ = −16 y

A y = (1 + 29 x)

3

B y = (1 + 23 x)

3

C y = (1− 109 x)

− 35

D y = (1− 29 x)

− 45

26. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ = 3x+ 5 y

y′ = −5x+ 3 y

con condiciones iniciales x(0) = 1 y y(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Determine el valor de x(1)

Respuesta:

27. Un recipiente contiene 60 galones de una solucion con una concentracion de 310 kg/gal. Una solucion de la misma sustancia es

vertida en el interior del recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto, esta solucion tiene una concentracion de 320 kg/gal.

A este tanque se extrae solucion a la misma velocidad que la que entra. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo

recipiente que contiene 120 galones de una solucion de la misma sustancia a una concentracion 320 kg/gal. De este segundo

tanque a su vez tambien seran extraidos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima alcanzada en

el segundo tanque?

Respuesta:

28. En un sistema techo-resorte1-masa1-resorte2-masa2-resorte3-piso con datos k1 = 1, k2 = 1, k3 = 2, m1 = 1, m2 = 1,

en el sistema MKS. Encuentre la posicion mas baja alcanzada por la masa 1. Tome como condiciones iniciales:x1 (0) = 1,

x2 (0) = 0, x1 ′(0) = 0 y x2 ′(0) = 0.

Respuesta:

29. Resuelva el siguiente sistema de EDs

x′ + y′ = 2x

x′ − 2 y′ + y′′ = 0

con condiciones iniciales x(0) = 4, y(0) = 2, x′(0) = 0, y y′(0) = 0 En este problema x = x(t) y y = y(t). Indique en orden

los valores de A, B, C, y D (B < D) para que

x(t) = AeB t + C eD t

sea la solucion x(t).

Respuesta:

30. Escoger la opcion que contiene la Transformada de Laplace de la funcion periodica siguiente la cual tiene perıodo 2.

f(t) =

7 si 0 ≤ t < 1

−7 si 1 ≤ t < 2

Ma2001, Laboratorio Final, Tipo: 80 6

A7 (− e−s+es)(1−e−2 s) s

B7 (−1+e−s)

1−e−2 s

C−7 (−1+e−s)

(1+e−s) s

D 7s

31. Considere la funcion periodica definida como

f(x) =

0 −2 < x < 0

4 0 < x < 2

−4 2 < x < 4

Determine la serie de Fourier para f(x). Determine los coeficientes a0, a1, a4, a9 y a10.

Respuesta:

32. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, Determine los coeficientes b1, b3, b6, b7 y b8.

Respuesta:

33. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine los coeficientes A0, A2, A3, A4 y A8.

Respuesta:

34. Con base en la definicion de la funcion periodica mas reciente previa, considere la forma compacta en base a cosenos.

Determine valores θ2, θ5, θ6, θ7 y θ10.

Respuesta:

35. Considere la funcion periodica f(x) de perıodo T = 3 formada por los segmentos de recta que van de P (−1, 0) a Q(0, 1) de

allı a R(1, 1) y de allı a S(2, 0). Determine

a) La potencia media de f(x)

b) El valor de S5(x = 0)

c) La potencia media de S5(x)

Respuesta:

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