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ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN

camiloposadaInforme25 de Septiembre de 2019

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UNIDAD UNO

ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN.

Presentado a:

OMAR LEONARDO LEYTON

Tutor

Entregado por:

VIRLEY SÁNCHEZ CÓRDOBA. Cód: 83228896

KATHERINNE GONZÁLE M. Cód: x

ANDRÉS DURAN VALENZUELA. Cód: x

PAOLA ANDREA GONGORA MONSALVE. Cód: 1110537328

Grupo: 36

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS

CURSO DE ECUACIONES DIFERENCIALES

FECHA

NEIVA.

JUNIO 2019

INTRODUCCIÓN

Las ecuaciones diferenciales tuvieron un origen de carácter puramente matemático, pues nacieron con el cálculo infinitesimal. El destino inmediato de esta herramienta fue, sin embargo, la explicación de fenómenos físicos fue la estructura de la mecánica clásica y continúa siendo la base de la Física en general (Tema 8: Ecuaciones diferenciales de primer orden), de esta manera podemos ver que las ecuaciones diferenciales permitirán realizar cálculos para situaciones mas aplicadas las cuales se podrán en práctica con con el desempeño de nuestra vida profesional.

Igualmente, las ecuaciones diferenciales se dividen según su tipo estas son:

Con contenido de derivadas:  

-Ordinarias: contiene derivadas

-Parciales: contienen derivadas de una o más variables  

Según su grado:

Primer orden:  [pic 2]

Segundo Orden: [pic 3]

Orden n:  [pic 4]

Para este caso se trabajarán ecuaciones diferenciales de primer orden las cuales son dadas de la forma  dando una solución general de la forma ,  pero su solución dependerá del método que se utilice entre estos contratemos variables separadas donde se separan los términos en x y y , el otro método son las ecuaciones diferenciantes homogéneas son aquellas donde todos los términos son del mismo grado,  las ecuaciones diferenciales exactas deben cumplir con  .[pic 5][pic 6][pic 7]

Para este caso se trabajarán este tipo de ecuaciones diferenciales de primer orden según lo solicitado en cada paso.

OBJETIVOS

General

  • Resolver problemas planteados sobre aplicación de las ecuaciones diferenciales de primer orden construyendo conocimiento autónomo y referente a la posible solución de problemas de ingeniería y de la vida cotidiana.

Especifico

  • Adquirir competencias necesarias para entender y aplicar los conceptos de las EDO
  • Comprender los conceptos de ecuaciones homogéneas y realizar los ejercicios.
  • Comprender los conceptos de ecuaciones separables y realizar los ejercicios propuestos
  • Comprender los conceptos de ecuaciones exactas y realizar los ejercicios propuestos

PASO 2

ELECCIÓN DE EJERCICIOS A DESARROLLAR PARTE INDIVIDUAL

Tabla de elección de ejercicios:

Nombre del estudiante

 Rol a desarrollar

Grupo de ejercicios a desarrollar paso 1.

Katherinne González M

Evaluador

El estudiante desarrolla los ejercicios a en todos los tres tipos propuestos.

Andrés Duran

Alertas

El estudiante desarrolla los ejercicios b en todos los tres tipos propuestos.

Paola Andrea Góngora Monsalve

Entregas

El estudiante desarrolla los ejercicios c en todos los tres tipos propuestos.

El estudiante desarrolla los ejercicios d en todos los tres tipos propuestos.

Virley Sánchez Córdoba

Ejemplo:

El estudiante desarrolla los ejercicios a en todos los tres tipos propuestos.

DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD COLABORATIVA

PASO 3

EJERCICIOS INDIVIDUALES

A continuación, se definen los 3 Tipos de ejercicios para presentar en el Paso 3.

Recuerde consultar en el entorno de conocimiento el siguiente recurso: 

García, A. (2014). Ecuaciones diferenciales. Larousse - Grupo Editorial Patria. (pp. 32-45).

EJERCICIOS 1. VARIABLES SEPARABLES

Dar solución a las siguientes ecuaciones diferenciales de primer orden empleando el método de variables separables (Cada estudiante debe desarrollar el ejercicio seleccionada en la tabla del paso, debe indicando la razón o argumento de cada paso en el procedimiento efectuado)

ESTUDIANTE QUE REALIZÓ:

Katherinne González M

[pic 8]

PROPOSICIÓN ENUNCIADO O EXPRESIÓN MATEMÁTICA

RAZÓN O EXPLICACIÓN

[pic 9]

Factorizamos el lado izquierdo del igual utilizando factor común:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

Factorizamos el lado derecho del igual utilizando factor común por agrupación de términos:

[pic 13]

Despejamos cada uno de los diferenciales con sus respectivas variables:

[pic 14]

Integramos ambos lados del igual:

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

Integramos el lado izquierdo por sustitución:

[pic 18]

Sustituimos:

[pic 19]

Utilizamos la integral inmediata :[pic 20]

[pic 21]

Sustituimos por las variables iniciales:

[pic 22]

Integramos el lado derecho por sustitución:

[pic 23]

[pic 24]

Simplificamos la integral, dividimos la fracción algebraica:

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

Entonces la integral queda:

[pic 28]

Sustituimos:

[pic 29]

Utilizamos las siguientes integrales inmediatas ,  y :[pic 30][pic 31][pic 32]

[pic 33]

Sustituimos por las variables iniciales:

[pic 34]

Ahora igualamos las soluciones de las integrales:

[pic 35]

Entonces la solución implícita de la ED es:

ESTUDIANTE QUE REALIZÓ:    

Andrés Duran

[pic 36]

PROPOSICIÓN ENUNCIADO O EXPRESIÓN MATEMÁTICA

RAZÓN O EXPLICACIÓN

[pic 37]

[pic 38]

[pic 39]

Identificamos y factorizamos los términos sacamos factor común

[pic 40]

Separamos las variables de “x” y “y”

[pic 41]

[pic 42]

[pic 43]

[pic 44]

[pic 45]

[pic 46]

[pic 47]

[pic 48]

[pic 49]

Integramos a lado y lado

Aplicamos formula de integración

[pic 50]

Separamos las variables de las constantes

Aplicamos propiedad del algoritmo

Resultado

ESTUDIANTE QUE REALIZÓ:

Paola Andrea Góngora Monsalve

[pic 51]

PROPOSICIÓN ENUNCIADO O EXPRESIÓN MATEMÁTICA

RAZÓN O EXPLICACIÓN

 [pic 52]

Se separan las variables

[pic 53]

Se integra a ambos lados

[pic 54]

[pic 55]

[pic 56]

El lado izquierdo se integra sin mayor complicación.

Para el lado derecho se aplica sustitución para resolver la integral

[pic 57]

[pic 58]

[pic 59]

Completando la integración por sustitución queda como se muestra.

[pic 60]

Así queda la solución.

[pic 61]

[pic 62]

[pic 63]

[pic 64]

[pic 65]

Ahora se toman las condiciones iniciales cuando y(0)=2. Se despeja la constante C[pic 66]

[pic 67]

Derivando – cos se obtiene seno y la derivada interna es 1, comprobando la solución de la ecuación.

...

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