Para la solución de la ecuación diferencial:
d2θdt2+10θ=0
Nos piden hallar las constantes c1 y c2 de acuerdo a las condiciones iniciales θ(0)=0,2 y dθdt=1rads.
Como es una ecuación diferencial homogénea, Proponemos una solución θ=emt y hallamos sus derivadas, dθdt=memt, d2θdt2=m2emt
Reemplazamos en nuestra ecuación diferencial:
m2emt+10emt=0
Factorizamos emt:
emt(m2+10)=0
Como emt no puede ser cero, hallamos las soluciones de m2+10 y tenemos:
m1=i√10m2=−i√10
Por lo tanto la solución queda de la forma:
θ(t)=ei√10+e−i√10
Aplicamos la identidad de Euler:
eiθ=cosθ+isenθ
Simplificando con la identidad de Euler:
θ(t)=c1cos(√10t)+c2sen(√10t)
Utilizando las condiciones iniciales, vamos a obtener las constantes c1 y c2, para θ(0)=0,2 reemplazamos en nuestra solución y tenemos:
θ(t)=c1cos(√10t)+c2sen(√10t)
θ(0)=c1cos(√10(0))+c2sen(√10(0))
0,2=c1(cos(0))+c2(sen(0))
0,2=c1(1)+c2(0)
0,2=c1
Ahora hallamos la derivada según nuestra segunda condición inicial dθdt=1rads en t=0 y tenemos:
θ(t)=c1cos(√10t)+c2sen(√10)
dθdt=(−√10)(0,2)(sen(√10t))+√10c2(cos(√10t))
1=(−√10)(0,2)(sen(0))+10c2(cos(0))
1=√10c2
c2=1√10
Luego la solución dadas las condiciones iniciales es:
θ(t)=0,2cos(√10t)+1√10sen(√10t)
d2θdt2+10θ=0
Nos piden hallar las constantes c1 y c2 de acuerdo a las condiciones iniciales θ(0)=0,2 y dθdt=1rads.
Como es una ecuación diferencial homogénea, Proponemos una solución θ=emt y hallamos sus derivadas, dθdt=memt, d2θdt2=m2emt
Reemplazamos en nuestra ecuación diferencial:
m2emt+10emt=0
Factorizamos emt:
emt(m2+10)=0
Como emt no puede ser cero, hallamos las soluciones de m2+10 y tenemos:
m1=i√10m2=−i√10
Por lo tanto la solución queda de la forma:
θ(t)=ei√10+e−i√10
Aplicamos la identidad de Euler:
eiθ=cosθ+isenθ
Simplificando con la identidad de Euler:
θ(t)=c1cos(√10t)+c2sen(√10t)
Utilizando las condiciones iniciales, vamos a obtener las constantes c1 y c2, para θ(0)=0,2 reemplazamos en nuestra solución y tenemos:
θ(t)=c1cos(√10t)+c2sen(√10t)
θ(0)=c1cos(√10(0))+c2sen(√10(0))
0,2=c1(cos(0))+c2(sen(0))
0,2=c1(1)+c2(0)
0,2=c1
Ahora hallamos la derivada según nuestra segunda condición inicial dθdt=1rads en t=0 y tenemos:
θ(t)=c1cos(√10t)+c2sen(√10)
dθdt=(−√10)(0,2)(sen(√10t))+√10c2(cos(√10t))
1=(−√10)(0,2)(sen(0))+10c2(cos(0))
1=√10c2
c2=1√10
Luego la solución dadas las condiciones iniciales es:
θ(t)=0,2cos(√10t)+1√10sen(√10t)
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