En esta ocasión, vengo a mostrarles la solución del problema 17 de ecuaciones lineales con ecuación de Ricatti del libro de Ecuaciones diferenciales con aplicaciones 2da edición, del autor Dennis G. Zill.
La ecuación diferencial a resolver es:
dydx=e2x+(1+2ex)y+y2
Con la solución conocida y1=−ex
Identificamos P(x)=e2x, Q(x)=1+2ex y R(x)=1
Luego la ecuación diferencial con solución conocida y1 es:
dy1dx=e2x+(1+2ex)y1+y21
Y la ecuación diferencial a resolver es:
dudx−(1+2ex+(−2ex)(1))u=(1)u2
Queda:
dudx−u=u2
Esta ecuación diferencial se puede convertir en una ecuación diferencial lineal de primer orden en virtud del cambio de variable w=1u:
dwdx+w=−1
Calculamos el factor integrante:
μ(x)=e∫dx=ex
Multiplicamos por nuestro factor integrante la ecuación diferencial:
exdwdx+exw=−ex
Los términos de la izquierda se pueden representar como la derivada de un producto de funciones:
ddx(exw)=−ex
Integramos:
exw=−ex+C
Deshacemos el cambio de variable y podemos encontrar finalmente la solución a nuestra ecuación diferencial:
ex1u=−ex+C
u=−1+exC
Por lo tanto la solución a la ecuación diferencial de Ricatti es de la forma:
y=y1+u
Así finalmente la solución será:
y=−ex−1+exC
y=ex(C−1)−1
La ecuación diferencial a resolver es:
dydx=e2x+(1+2ex)y+y2
Con la solución conocida y1=−ex
Identificamos P(x)=e2x, Q(x)=1+2ex y R(x)=1
Luego la ecuación diferencial con solución conocida y1 es:
dy1dx=e2x+(1+2ex)y1+y21
Y la ecuación diferencial a resolver es:
dudx−(1+2ex+(−2ex)(1))u=(1)u2
Queda:
dudx−u=u2
Esta ecuación diferencial se puede convertir en una ecuación diferencial lineal de primer orden en virtud del cambio de variable w=1u:
dwdx+w=−1
Calculamos el factor integrante:
μ(x)=e∫dx=ex
Multiplicamos por nuestro factor integrante la ecuación diferencial:
exdwdx+exw=−ex
Los términos de la izquierda se pueden representar como la derivada de un producto de funciones:
ddx(exw)=−ex
Integramos:
exw=−ex+C
Deshacemos el cambio de variable y podemos encontrar finalmente la solución a nuestra ecuación diferencial:
ex1u=−ex+C
u=−1+exC
Por lo tanto la solución a la ecuación diferencial de Ricatti es de la forma:
y=y1+u
Así finalmente la solución será:
y=−ex−1+exC
y=ex(C−1)−1
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