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Ecuaciones Diferenciales


Enviado por   •  2 de Diciembre de 2013  •  2.207 Palabras (9 Páginas)  •  213 Visitas

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Breve historia de las ecuaciones diferenciales

Estas notas pretenden mostrar una breve

historia de las ecuaciones diferenciales. Se ha

pretendido dar m´as ´enfasis a las ideas que a

las biograf´ıas de los matem´aticos creadores de

la teor´ıa. En la siguiente direcci´on

http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk

se halla una colecci´on de biograf´ıas de los

matem´aticos m´as famosos.

La mayor parte de estas notas hist´oricas

est´a sacadas de [1].

1. Ecuaciones diferenciales de 1

Los primeros intentos para resolver problemas

f´ısicos mediante el c´alculo diferencial a

finales del siglo XVII llevaron gradualmente

a crear una nueva rama de las matem´aticas,

a saber, las ecuaciones diferenciales. A mediados

del siglo XVIII las ecuaciones diferenciales

se convirtieron en una rama independiente y

su resoluci´on un fin en s´ı mismo.

Ya Newton (los creadores del c´alculo infinitesimal

fueron Leibniz y Newton) observ´o

que si d

n

y/dx

= 0, entonces y(x) es

un polinomio de grado n − 1, en particular, y

depende de n constantes arbitrarias, aunque

esta afirmaci´on tuvo que esperar hasta el siglo

XIX para poder ser demostrada con rigor (la

demostraci´on est´andar actual usa el teorema

del valor medio). Los matem´aticos de la ´epoca

con frecuencia usaban argumentos f´ısicos: si

y(t) denota la posici´on en el tiempo t de una

part´ıcula, entonces dy/dt es su velocidad. Si

dy/dt = 0, se tiene que la velocidad es nula, es

decir, la part´ıcula no se mueve y su posici´on,

por tanto, permanece constante.

n

En 1693 Huygens habla expl´ıcitamente de

ecuaciones diferenciales y en el mismo a˜no,

Leibniz dice que las ecuaciones diferenciales

son funciones de elementos del tri´angulo caracter´ıstico.

er

orden

1

ds

dx

dy

Figura 1: El tri´angulo caracter´ıstico.

En 1690, Jacques Bernouilli plante´o el problema

de encontrar la curva que adopta una

cuerda flexible, inextensible y colgada de dos

puntos fijos, que Leibniz llam´o catenaria (del

lat´ın cadena). Galileo pens´o que esta curva

era una par´abola, mientras que Huygens

prob´o que esto no era correcto.

a b

Figura 2: Una catenaria.

En 1691, Leibniz, Huygens y Jean Bernouilli

publicaron soluciones independientes. La de

Jean Bernouilli es la que se encuentra habitualmente

en los textos de mec´anica:

Consideremos un cable homog´eneo sujeto

por sus dos extremos (que suponemos a la

misma altura) y que distan 2a uno del otro

y sea ρ la densidad del cable. Sea y = y(x) la

funci´on que describe la posici´on del cable. Por

conveniencia se asumir´a que la altura m´ınima

del cable ocurre en x = 0 (o en otras palabras,

y

0

(0) = 0).

s s

✛T

0

y

θ

x

a

✑✸

T

Figura 3: Deducci´on de la ecuaci´on de la catenaria.

Sea (x, y) un punto arbitrario del cable (por

conveniencia lo situamos en el tramo positivo

de las x; en otro caso, el razonamiento es completamente

igual) y pensemos en las fuerzas

que act´uan en el trozo de cable desde el punto

de altura m´ınima hasta (x, y):

El peso P. Si m es

...

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