Problema 34 · Matemáticas I UB 2021

Tema: Equacions diferencials ordinàries de primer i segon ordre · Del examen Recull d'exàmens de Matemàtiques I (2022-2023) (2021)

Enunciado

Es considera l'equació diferencial:

2y′′+2y′+y=5cos⁡(x/2)2y'' + 2y' + y = 5\cos(x/2)

a.

Comproveu que yp(x)=4sin⁡(x/2)+2cos⁡(x/2)y_p(x) = 4\sin(x/2) + 2\cos(x/2) és una solució particular.

b.

Trobeu la solució de l'equació diferencial homogènia 2y′′+2y′+y=02y'' + 2y' + y = 0.

c.

Calculeu la solució general que satisfà les condicions inicials y(0)=1y(0) = 1 i y′(0)=1/2y'(0) = 1/2.

Enunciado: Problema 34 · Matemáticas I UB 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Comproveu que yp(x)=4sin⁡(x/2)+2cos⁡(x/2)y_p(x) = 4\sin(x/2) + 2\cos(x/2) és una solució particular.

Solución: yp′(x)=2cos⁡(x/2)−sin⁡(x/2)y_p'(x) = 2\cos(x/2) - \sin(x/2)

b. Trobeu la solució de l'equació diferencial homogènia 2y′′+2y′+y=02y'' + 2y' + y = 0.

Solución: yh(x)=e−x/2(C1cos⁡(x/2)+C2sin⁡(x/2))y_h(x) = e^{-x/2}(C_1\cos(x/2) + C_2\sin(x/2))

c. Calculeu la solució general que satisfà les condicions inicials y(0)=1y(0) = 1 i y′(0)=1/2y'(0) = 1/2.

Solución: y(x)=e−x/2(−cos⁡(x/2)−4sin⁡(x/2))+4sin⁡(x/2)+2cos⁡(x/2)y(x) = e^{-x/2}(-\cos(x/2) - 4\sin(x/2)) + 4\sin(x/2) + 2\cos(x/2)

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