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ECUACIONES DIFERENCIALES
Salvador Solis Valdez
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• En esta presentación hare tres
• Ejemplos , Resolviendo por Coeficientes Indeterminados
Las ejemplos son:
1.- y’’-3y’= 8e3x+4senx
2.- y’’ + y = xcosx - cosx
3.- y’’ + 4y = 4 cosx + 3senx -8
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Bien resolvamos el primero:
y’’- 3y’ = 8e3x+ 4senx
Para resolver encontremos yc para eso usamos la ecuación auxiliar.
y’’ – 3y’ = 0
m2 – 3m= 0
m (m-3)=0 m1=0 y m2=3
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• Como el valor de las m son distintos y reales aplicamos el caso#1 en el que nos queda:
yc= C1 + C2e3x
Despues de Encontrar yc encontremos yp
para esto hay que aplicar un operador
anulador.
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Para encontrar el operador anulador hay que observar los terminos de f(x).
En la ecuación tenemos que
y’’-3y’= 8e3x+4senx
El anulador de 8e3x es D-3
El anulador de 4senx es D2 + 1
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• Entonces nos queda que
• (D-3)(D2 + 1)=0
D1= 3 D2=D3=i
Aplicando los casos nos queda :
yp= C3xe3x + C4 cosx + C5senx
Ahora derivamos dos veces yp para sustitur en la ecuacion original.
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yp= C3xe3x + C4 cosx + C5senx
y’p = 3C3xe3x + C3e3x - C4senx + C5cosx
y’’p= 9C3xe3x+3C3e3x +3C3e3x –C4cosx-C5senx
y’’p= 9C3xe3x+ 6C3e3x –C4cosx -C5senx
Ahora lo cambiamos en la ecuacion original.
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• y’’- 3y’ = 8e3x+ 4senx
9C3xe3x+ 6C3e3x –C4cosx -C5senx -3(3C3xe3x +C3e3x -C4senx+C5cosx)
= 8e3x+ 4senx
9C3xe3x+ 6C3e3x –C4cosx- C5senx -9C3xe3x -3C3e3x +3C4senx-3C5cosx
=8e3x+ 4senx
3C3e3x –C4cosx -C5senx +3C4senx-3C5cosx
= 8e3x+ 4senx
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Ahora igulamos coeficientes
3C3=8 C3=8/3
(-3) 3C4-C5=4
-C4-3C5=0
-9C4+3C5=-12 C4=-12/-10= 6/5
-C4-3C5=0 -6/5-3C5=0
-10C4 = -12 C5=2/5
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• Entonces yp=C3xe3x + C4 cosx + C5senx
• Es igual a yp=8/3xe3x +6/5cosx+2/5senx
• La formula dice que la solucion general es
y=yc+yp
y=C1 + C2e3x+8/3xe3x +6/5cosx+2/5senx
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• En los siguientes ejemplos los mostrare de forma mas simplificada:
• 2.- y’’ + y = xcosx – cosx
y’’+y=0
m2+1= 0
m1=m2=i
yc=C1cosx +C2senx
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Anuladores
xcosx-cosx es (D2 +1)2 (D2+1)=0
D1=D2=D3=D4= i
yp=C3xcosx +C4xsenx +C5x2cosx+C6x2senx
y’p=-C3xsenx+C3cosx+C4xcosx+C4senx-C5x2senx
+2C5xcosx+C6x2cosx+2C6xsenx
y’’p=-C3xcosx-C3senx-C3senx -C4xsenx + C4cosx + C4cosx-C5x2 cosx-2C5xsenx-2C5xsenx+2C5cosx+
-C6x2senx +2C6xcosx +2C6xcosx+2C6senx
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• y’’p=-C3xcosx-2C3senx- C4xsenx +2 C4cosx -C5x2 cosx-4C5xsenx+2C5cosx-C6x2senx +4C6xcosx +2C6cosx
• Sustituimos en Ec. Original
-C3xcosx-2C3senx- C4xsenx +2 C4cosx -C5x2
cosx-4C5xsenx+2C5cosx-C6x2senx +4C6xcosx +2C6senx +C3xcosx +C4xsenx +C5x2cosx +C6x2senx= xcosx – cosx
• - 2C3senx +2C4cosx -4C5xsenx+2C5cosx +4C6xcosx +2C6senx = xcosx-cosx
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Igualamos coeficientes
-2C3+2C6=0 C3=1/4
2C4+2C5=-1 C4=-1/2
-4C5=0 C5=0
4C6=1 C6=1/4
y=C1cosx+C2senx+1/4xcosx-1/2xsenx+1/4x2senx
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• 3.- y’’ + 4y = 4 cosx + 3senx -8
y’’+4y=0
m2+4= 0
m1=m2=2i
yc= C1cosx +C2senx
(D2+1) (D2+1)D= 0
D1=0 D2=D3=D4=D5=i
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• yp=C3+C4cosx+C5senx+C6xcosx+C7xsenx
• y’p=-C4senx+C5cosx-C6xsenx+C6cosx+C7xcosx+C7senx
y’’p=-C4cosx-C5senx-C6xcosx-2C6senx-C7xsenx+2C7cosx
3C4cosx+3C5senx+3C6xcosx-2C6senx+3C7xsenx+2C7cosx+4C3=4COSX+3senx-8
Se igualan coeficientes
4C3=-8 C3=-2
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3C4+2C7=4 C4=4/3
3C5-2C6=3 C5=1
3C6=0 C6=0
3C7=0 C7=0
y=C1cos2x+C2sen2x+4/3cosx+senx-2