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Ecuación diferencial lineal - Wikipedia, la enciclopedia libre

Ecuación diferencial lineal

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Estas son Ecuaciones differenciales de primer orden que se caracterizan por ser de la forma:

\!y'+\!p(x)\!y=\!q(x)

Donde \!p(x) y \!q(x) son funciones continuas en un intervalo [a,b] \subseteq \mathbb{R}

[editar] Método de Resolución

Es Posible encontrar una forma explícita para las soluciones de esta ecuación, la idea consiste en encontrar una función \!w(x) que nos permita transformar:

\!w(x)\!y'+\!w(x)\!p(x)\!y


en la derivada de un producto.

Para ello necesitamos que \!w'(x) = \!w(x)\!p(x). En efecto, si despejamos p(x) e integramos ambos miembros tenemos {w'(x)\over w(x)} dentro de la integral y por resolución de integrales sabemos que es el logaritmo de w(x). Despejar el logaritmo es convertir en exponencial ambos miembros, y así obtenemos


\!w(x) := e^{\int \!p(x)dx} \Rightarrow \!w'(x) = e^{\int \!p(x)dx}p(x)

.

Ahora si multiplicamos la ecuación diferencial por \!w(x) obtenemos:


e^{\int \!p(x)dx}\!y' + e^{\int \!p(x)dx}\!p(x)\!y = e^{\int \!p(x)dx}\!q(x)

Lo que equivale a escribir:


{({\!y(x)e^{\int \!p(x)dx}})'}=\!q(x)e^{\int \!p(x)dx}


\Leftrightarrow {\!y(x)e^{\int \!p(x)dx}} = \int{ \!q(x)e^{\int \!p(t)dt}dx} +\!C Con C \in \mathbb{R}.

Finalmente, todas las soluciones de la ecuación diferencial pueden ser calculadas usando la expresión:


\!y(x) = e^{-\int \!p(x)dx}({\int{ \!q(x)e^{\int \!p(t)dt}dx} +\!C})

[editar] Véase también

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