En esta ocasión, vengo a mostrarles la solución del problema 4 de ecuaciones lineales con ecuación de Bernoulli del libro de Ecuaciones diferenciales con aplicaciones 2da edición, del autor Dennis G. Zill.
Nuestra ecuación diferencial a solucionar es una ecuación diferencial de Bernoulli de la forma:
xdydx−(1+x)y=xy2
Dividimos por x y por y2:
1y2dydx−(1+x)x1y=1
Vemos que podemos realizar el cambio de variable w=1y, y su respectiva derivada dwdx=−1y2dydx, o −dwdx=1y2dydx reemplazamos en nuestra ecuación diferencial:
−dwdx−(1+x)xw=1
dwdx+(1+x)xw=−1
Calculamos el factor integrante:
μ(x)=e∫P(x)dx
Con P(x)=(1+x)x, que también podemos representar mas fácil como P(x)=1x+1, calculamos el factor integrante:
μ(x)=e∫(1x+1)dx=eln(x)+x=eln(x)ex=xex
Luego nuestra ecuación diferencial toma la forma:
xexdwdx+(1+x)exw=−xex
Los dos primeros términos se pueden representar como la derivada de un producto:
ddx[(1+x)exw]=xex
Integramos, el término de la derecha se integra fácilmente por partes y tenemos el siguiente resultado:
(1+x)exw=ex(x−1)+C
Deshacemos el cambio de variable w=1y
(1+x)ex1y=ex(x−1)+C
Despejamos y y encontramos finalmente la solución a nuestro problema:
y=1+x(x−1)+Ce−x
Nuestra ecuación diferencial a solucionar es una ecuación diferencial de Bernoulli de la forma:
xdydx−(1+x)y=xy2
Dividimos por x y por y2:
1y2dydx−(1+x)x1y=1
Vemos que podemos realizar el cambio de variable w=1y, y su respectiva derivada dwdx=−1y2dydx, o −dwdx=1y2dydx reemplazamos en nuestra ecuación diferencial:
−dwdx−(1+x)xw=1
dwdx+(1+x)xw=−1
Calculamos el factor integrante:
μ(x)=e∫P(x)dx
Con P(x)=(1+x)x, que también podemos representar mas fácil como P(x)=1x+1, calculamos el factor integrante:
μ(x)=e∫(1x+1)dx=eln(x)+x=eln(x)ex=xex
Luego nuestra ecuación diferencial toma la forma:
xexdwdx+(1+x)exw=−xex
Los dos primeros términos se pueden representar como la derivada de un producto:
ddx[(1+x)exw]=xex
Integramos, el término de la derecha se integra fácilmente por partes y tenemos el siguiente resultado:
(1+x)exw=ex(x−1)+C
Deshacemos el cambio de variable w=1y
(1+x)ex1y=ex(x−1)+C
Despejamos y y encontramos finalmente la solución a nuestro problema:
y=1+x(x−1)+Ce−x
Comentarios
Publicar un comentario