Ejemplo de integración de ecuaciones diferenciales
Problema n° 18 de ecuaciones diferenciales
Enunciado del ejercicio n° 18
y" + √3·y = x²; y(0) = 0; y'(0) = 1
Cálculo de las raíces:
λ² + √3 = 0
λ² = -√3
λ = ±√-√3
λ = ±√i²·√3
λ1,2 = ±i·∜3
La integral homogénea es:
y* = C1·cos ∜3·x + C2·sen ∜3·x
Cálculo de la integral particular:
y = a·x² + b·x + c
Sus derivadas son:
y' = 2·a·x + b
y" = 2·a
Debe verificar:
y" + √3·y = x²
2·a + √3·(a·x² + b·x + c) = x²
La integral particular es:
2·a + √3·a·x² + √3·b·x + √3·c = x²
√3·a·x² + √3·b·x + 2·a + √3·c = x²
√3·a = 1 ⇒ a = 1/√3
√3·b = 0 ⇒ b = 0
2·a + √3·c = 0 ⇒ 2·(1/√3) + √3·c = 0 ⇒ √3·c = -2/√3 ⇒ c = -⅔
y = (√3/3)·x² - ⅔
Luego la integral general es:
yp = y* + y
yp = C1·cos ∜3·x + C2·sen ∜3·x + (√3/3)·x² - ⅔
Para el punto dado:
yp = C1·cos ∜3·x + C2·sen ∜3·x + (√3/3)·x² - ⅔
y'p = -∜3·C1·sen ∜3·x + ∜3·C2·cos ∜3·x + (2·√3/3)·x
yp(0) = C1·cos 0 + C2·sen 0 - ⅔
yp(0) = C1 - ⅔
y'p(0) = -∜3·C1·sen 0 + ∜3·C2·cos 0
y'p(0) = ∜3·C2
Luego:
yp(0) = C1 - ⅔ = 0 ⇒C1 = ⅔
y'p(0) = ∜3·C2 = 1 ⇒ C2 = 1/∜3
yp = ⅔·cos ∜3·x + (1/∜3)·sen ∜3·x + (√3/3)·x² - ⅔
Autor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
San Martín. Buenos Aires. Argentina.
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