Ejercicio 12. Problema 2. Ecuaciones diferenciales ordinari… · Fonaments Matemàtics UPC Exámenes de Cálculo - Parte 1

Tema: Mètodes de demostració · Del examen Exámenes de Cálculo - Parte 1

Enunciado

a)

Demuestra que la solución de la ecuación diferencial x3y′+2x2y=10sin⁡xx^3 y' + 2x^2 y = 10\sin x sujeta a y(1)=0y(1) = 0 viene dada por:

y=10x−2[G(x)−G(1)]y = 10x^{-2}[G(x) - G(1)] donde G(x)=∫0xsin⁡tt dtG(x) = \int_0^x \frac{\sin t}{t}\,dt.

Comprueba que G′(x)=sin⁡xxG'(x) = \frac{\sin x}{x} y sustituye yy e y′y' en el miembro izquierdo de la ecuación para verificar que es idénticamente igual a 10sin⁡x10\sin x, verificando también y(1)=0y(1) = 0.

b)

Resuelve la ecuación diferencial lineal de segundo orden y′′+y′=xy'' + y' = x mediante la sustitución Y(x)=y′(x)Y(x) = y'(x).

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Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Demuestra que la solución de la ecuación diferencial x^3 y' + 2x^2 y = 10 sin x sujeta a y(1) = 0 viene dada por y = 10x^{-2}[G(x) - G(1)] donde G(x) = int_0^x (sin t)/t dt.

Solución: Verificación por sustitución: x^3 y' + 2x^2 y = 10 sin x e y(1) = 0

b. Resuelve la ecuación mediante la sustitución Y(x) = y'(x): expresión de Y(x)

Solución: x - 1 + C_1 e^(-x)

b. Expresión de la solución general y(x):

Solución: (x - 1)^2 / 2 - C_1 e^(-x) + C_2 / x^2/2 - x + C_1 e^(-x) + C_2

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