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Matemáticas de resolver, Ejercicios de Matemáticas

Ejemplo de como resolver ejercicios de ecuaciones diferenciales

Tipo: Ejercicios

2012/2013

Subido el 17/11/2025

luis-pablo-orocondo-vasquez
luis-pablo-orocondo-vasquez 🇧🇴

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bg1
ECUACIONES DIFERENCIALES
METODO ABREVIADO
ING. ROLANDO MENACHO S.
METODO ABREVIADO
SOLUCION DE ECUACIONES DE ORDEN SUPERIOR
Este es otro de los métodos que nos permite resolver problemas de forma rápida, pero que solo es para
algunos tipos de funciones f(x), tal como podemos apreciar.
I ) f x( ) pnx( )=II ) f x( ) Pnx( ) e
αx
=
III ) f x( ) Pnx( ) cos βx( )Qmx( ) sin βx( )+=
IV ) f x( ) e
αx
Pnx( ) cos βx( )Qmx( ) sin βx( )+
( )
=
Primera Propiedad del Operador Derivada
Sea x la variable independiente, aunque en otros casos puede ser t o cualquier otra letra previamente
establecida.
Se define a:
D
x
.
d
d
= , c omo el operador primera derivada.
D
2
2
x
.
d
d
2
=, como el operador segunda derivada
D
3
3
x
.
d
d
3
=, como el operador tercera derivada
............
D
n
n
x
.
d
d
n
= , c omo el operador n-sima derivada
Consideremos para la primera propiedad, funciones del tipo exponencial es decir:
f x( ) e
αx
=, donde α es una c onstante. Aplicando el operador derivada a este t ipo de funciones se tiene:
D e
αx
( )
αe
αx
=D
2
e
αx
( )
α
2
e
αc
=D
3
e
αx
( )
α
3
e
αx
=........ .. D
n
e
αx
( )
α
n
e
αx
=
Sumando las anteriores igualdades se tiene:
D
n
D
n 1
+...+D
3
+D
2
+D+
( )
e
αx
α
n
α
n 1
+...+α
3
+α
2
+α+
( )
e
αx
( )
=
P D( ) e
αx
Pα( ) e
αx
=
Si multiplicamos la ec uación por: 1
P D( ) P α( )se tiene 1
P D( ) e
αx
1
Pα( ) e
αx
=Pα( ) 0
NOTA: La expresión 1
P D( ) , representa el operador inverso del polinomio P(D)
R.M.S
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ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

METODO ABREVIADO

SOLUCION DE ECUACIONES DE ORDEN SUPERIOR

Este es otro de los métodos que nos permite resolver problemas de forma rápida, pero que solo es para

algunos tipos de funciones f(x), tal como podemos apreciar.

I ) (^) f x( ) p n

= ( )x II )^ f x( ) P n

( ) ex

α ⋅x =

III ) (^) f x( ) P n

( ) cosx⋅ ( βx) Q m

= + ( ) sinx⋅ (β x)

IV ) (^) f x( ) e

α ⋅x P n

( ) cosx⋅ ( βx) Q m

  • ( ) sinx⋅ (β x)

Primera Propiedad del Operador Derivada

Sea x la variable independiente, aunque en otros casos puede ser t o cualquier otra letra previamente

establecida.

Se define a:

D

x

d

d

= , como el operador primera derivada.

D

2

2 x

d

d

2

= , como el operador segunda derivada

D

3

3 x

d

d

3

= , como el operador tercera derivada

D

n

n x

d

d

n

= , como el operador n-sima derivada

Consideremos para la primera propiedad, funciones del tipo exponencial es decir:

f x( ) e

α ⋅x = , donde^ α^ es una constante. Aplicando el operador derivada a este tipo de funciones se tiene:

D e

α ⋅x

( ) α e

α ⋅x = ⋅ D

2 e

α ⋅x

2 e

α ⋅c = ⋅ D

3 e

α ⋅x

3 e

α ⋅x = ⋅ ........ ..^ D

n e

α ⋅x

n e

α ⋅x =

Sumando las anteriores igualdades se tiene:

D

n D

n 1−

    • ... D

3

  • D

2

( + +D) e

α ⋅x ⋅ α

n α

n 1−

    • ... α

3

  • α

2

( + +α) e

α ⋅x

= (^ )

P D( ) e

α ⋅x ⋅ P ( α) e

α ⋅x =

Si multiplicamos la ecuación por:

P D( ) P⋅ (α )

se tiene

P D( )

e

α ⋅x ⋅

P (α )

e

α ⋅x = ⋅ P (α ) ≠ 0

NOTA: La expresión^

P D( )

, representa el operador inverso del polinomio P(D)

1 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

EJEMPLO 1

2 x

y

d

d

2

x

y

d

d

− ⋅ + 2y 10 e

4x = ⋅ y p

P ( α)

e

α ⋅x = ⋅ ;^ P ( α) ≠ 0

D

2

( − 3D+ 2 ) ⋅y = 0 D

2

( − 3D+ 2 ) factor →(D − 1 ) ⋅( D − 2 )

y c

C

e

x ⋅ C 2

e

2x = + ⋅ D

2

( − 3D+ 2 ) substitute D, = 4 → 6

y p

P 4( )

⋅ 10 e

4x = ⋅ y p

e

4x = ⋅ y y c

y p

= + C

e

x ⋅ C 2

e

2x

e

4x = + ⋅

Segunda Propiedad del Operador Derivada

Esta propiedad se aplica a funciones polinomicas de la forma:

p n

( )x a o

a 1

  • ⋅x a 2

x

2

  • ⋅ + ....... a n

x

n = + ⋅

P D( ) y⋅ a o

a 1

  • ⋅x a 2

x

2

  • ⋅ + ....... a n

x

n = + ⋅ y p

P D( )

a o

a 1

  • ⋅x a 2

x

2

  • ⋅ + ....... a n

x

n

Donde

P D( )

es un polinomio en "D", calculando en serie de orden "n". (División continua y forma

ascendente).

Por ejemplo, si P D( ) a o

a 1

= + ⋅D, se tiene

P D( )

a o

a 1

a o

2

= − ⋅D, que es la serie de orden 1

P D( ) a o

a 1

  • ⋅D a 2

D

2 = + ⋅ ,se tiene

P D( )

a o

a 1

a o

2

− ⋅D

a 1

2

a o

2

a 2

a o

a o

3

D

2 = + ⋅ ,

que es la serie de orden 2.

Lo anterior depende si el polinomio es de grado 1,2,3,4,...n.

EJEMPLO 2 Obtener la solución general de la siguiente ecuación lineal no homogénea.

2 x

y

d

d

2

x

y

d

d

− ⋅ + 6y 4x

2 = − 7x+ 5

2 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

D

2 y + 5D+ 6 factor →(D + 3 ) ⋅( D + 2 ) c

c 1

e

− 3 x ⋅ c 2

e

− 2 x = + ⋅ y c

c 1

e

− 3 x ⋅ c 2

e

− 2 x = + ⋅

y p

D

2

  • 5D+ 6

= ⋅ 20 ⋅cos 4x( )

2 − + 5D+ 6

= ⋅ cos 4x( )

y p

D − 2

D + 2

D + 2

= ⋅ ⋅cos 4x( ) 4

2 − − 4

= ⋅ ⋅( D + 2 )⋅cos 4x( )

y p

= − (− 4 ⋅ sin 4x( )+2 cos 4x⋅ ( ))

= ⋅( 2 sin 4x⋅ ( )−cos 4x( ))

y c 1

e

− 3 x ⋅ c 2

e

− 2 x

= + ⋅(2 sin 4x ⋅ ( )−cos 4x( ))

Cuarta Propiedad del Operador Derivada

En esta propiedad se considera una función cualquiera de x, llamada u(x) multiplicada por la función

exponencial (^) e

αx es decir: (^) u x( ) e

αx ⋅.

Esta propiedad permite anteponer la exponencial al operador derivada, afectando a este ultimo

únicamente a la función u(x).

Si en lugar del operador D aplicamos a este tipo de funciones un P(D)(polinomio en D), entonces:

F D( ) u x⋅ ( )e

αx ⋅ e

αx = ⋅ F D( +α)⋅u x( ) Entonces^ y p

F D( )

⋅ u x( )e

αx = ⋅ e

αx 1

F D( +α)

= ⋅ ⋅u x( )

EJEMPLO 4

Obtener la solución general de la siguiente ecuación diferencial lineal no homogénea:

3 x

y

d

d

3

2 x

y

d

d

2

x

y

d

d

  • ⋅ + 6y 8 e

2x = ⋅ ⋅cos 3x( )

D

3 6 D

2

  • ⋅ + 11 D⋅ + 6

solve

D

→ y c

c 1

e

−x ⋅ c 2

e

− 2 x

  • ⋅ c 3

e

− 3 x = + ⋅

y p

D

3 6 D

2

  • ⋅ + 11 D⋅ + 6

8 e

2x

= ⋅(^ ⋅ ⋅cos 3x( ))

4 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

y p

8 e

2x ⋅

(D + 2 )

3 6 (D + 2 )

2

  • ⋅ + 11 ⋅(D + 2 )+ 6

= ⋅ ⋅cos 3x( )

( D + 2 )

3 6 (D + 2 )

2

  • ⋅ + 11 ⋅( D + 2 )+ 6 expand D

3 12 D

2 → + ⋅ + 47 D⋅ + 60

y p

8 e

2x ⋅

D

3 12 D

2

  • ⋅ + 47 D⋅ + 60

= ⋅cos 3x( ) 8 e

2x ⋅

D 3

2 −

2 −

+ + 47 D⋅ + 60

= ⋅ ⋅cos 3x( )

D 3

2

⋅ (^ − ) 12 3

2

+ (^ − )+ 47 D⋅ + 60 expand →38 D⋅ − 48

y p

8 e

2x ⋅

38 D⋅ − 48

38D + 48

38D + 48

= ⋅ ⋅cos 3x( ) 8 e

2x ⋅

2 D

2 ⋅ 48

2 −

= ⋅ (38 D ⋅ + 48 ) cos 3x⋅ ( )

y p

8 e

2x 1

2 3

2 −

2 −

⋅ ( 38 D⋅ + 48 ) cos 3x⋅ ( )

2 3

2

⋅( −^ ) 48

2 − →− 15300

y p

8 e

2x ⋅

= ⋅( − 114 sin 3x( ) +48 cos 3x⋅ ( ))

8 e

2x ⋅

⋅ ( − 114 sin 3x( ) +48 cos 3x⋅ ( ))simplify

4 e

2 x⋅ ⋅ ⋅( 8 cos 3 x⋅ ( ⋅)−19 sin 3 x⋅ ( ⋅ ))

y p

4 e

2 x⋅ ⋅ ⋅(8 cos 3 x ⋅ ( ⋅ )−19 sin 3 x⋅ ( ⋅))

y c 1

e

−x ⋅ c 2

e

− 2 x

  • ⋅ c 3

e

− 3 x

4 e

2 x⋅ ⋅ ⋅( 8 cos 3 x⋅ ( ⋅)−19 sin 3 x⋅ ( ⋅ ))

5 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

1 ) y

p

F D( )

P

n

= ⋅ ( )x A0 + A1 D⋅ A2 D

2

  • ⋅ + ... An D

n

P

n

= ⋅ ( )x ;^ A0 ≠ 0

EJEMPLO 1 y'' + y x

2 = +2x f1 x( ) x

2 := +2x

D

2

  • 1

solve

D

i

−i

→ y p

D

2

  • 1

= ⋅ f x( ) yc := C1 cos xC1⋅ ( )+C2 sin x⋅ ( )

Realizamos la división continua

que se puede simular con series:

D

2

  • 1

series D, , 3 1 D

2 → −

yp1 x( ) f1 x( ) 2 x

f1 x( )

d

d

2

− x

2 := → + 2 x⋅ − 2 yp1 x( ) x

2 → + 2 x⋅ − 2 y = yc +yp

2 ) y

p

F D( )

P

n

= ⋅ ( )x A0 + A1 D⋅ A2 D

2

  • ⋅ + ... An D

n

P

n

= ⋅ ( )x ;^ A0 = 0

EJEMPLO 2 y'' + 4 y'⋅ x

3 = +3x f2 x( ) x

3 := +3x

y p

D

( D + 4 )

= ⋅f x( )

D + 4

series D, , 4

D

D

2

D

3

D

f x( ) x

= d

D

2

f x( ) x x

d

= d .......^

D

n

x x ...

... f x( ) x

⋅ d

d

= d

yp2 x( ) x

f2 x( )

x

f2 x( )

d

d

2 x

f2 x( )

d

d

2

3 x

f2 x( )

d

d

3

d

x

3

9 x

2 ⋅

29 x⋅

yp2 x( )

x

3

9 x

2 ⋅

29 x⋅

→ + yc C1 C2 e

− 4 x = + ⋅

7 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

3) f(x)=k e

αx y (^) F (α ) ≠ 0 y p

F D( )

ke

αx = ;^ y p

k e

αx 1

F (α )

EJEMPLO 3 y'' − 5y'+ 6y e

4x = q3 x( ) e

4x :=

D

2 − 5D+ 6 solve D,

→ y p

D

2 − 5D+ 6

e

4x

= ⋅(^ )

y p

e

4x 1

2 − 5 4⋅ + 6

= ⋅ y p

e

4x

f3 D( ) D

2 := − 5D+ 6 yp3 x D( , )

f3 4( )

= ⋅q3 x( ) yp3 x D( , )

e

4 x⋅

4 ) f(x)= ke

αx y (^) F (α ) = 0 ; (^) y p

F D( )

ke

αx = ;^ y p

ke

αx 1

F D( +α)

EJEMPLO 4 y'' − 5y'+ 6y e

2x = q4 x( ) e

2x :=

D

2 − 5D+ 6 solve D,

→ f4 D( ) D

2 := − 5D+ 6 y p

D

2 − 5D+ 6

e

2x =

y p

e

2x 1

( D + 2 )

2 − 5 ⋅(D + 2 )+ 6

y p

e

2x 1

D

2 −D

= ⋅ e

2x 1

D

D − 1

D − 1

series D, , 1 → − 1 y p

e

2x 1

D

= ⋅ (− 1 ) y p

e

2x = (− x) y p

−x e

2x =

yp4 x D( , ) q4 x( )

f4 D( + 2 )

= ⋅ factor yp4 x D( , )

e

2 x⋅

D D

2 −

yp e

2x − 1 x

= ⋅ d yp x e

2 x⋅ 1 → = − ⋅

D − 1

series D, , 1 →− 1

8 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

7) f(x)= K sin⋅ ( βx +φ) y F β

2 −

a) (^) y p

F D

2

= K sin⋅ ( βx +φ) ;^ y p

x

D

F D( )

d

d

= ⋅ ⋅(K sin ⋅ ( βx +φ))

b) (^) y p

F D

2

= K cos⋅ ( β x +φ) ;^ y p

x

D

F D( )

d

d

= ⋅ ⋅( K cos⋅ ( βx +φ))

EJEMPLO 6 y'' + 16y = 10 cos 4x⋅ ( ) q6 x( ) :=10 cos 4x⋅ ( )

f6 D( ) D

2 := + 16 D

2

  • 16 solve D,

4i

−4i

y p

D

2

  • 16

= ⋅ 10 ⋅cos 4x( ) y p

x

2 D⋅

= ⋅ ⋅ 10 ⋅cos 4x( ) yp

= x sin 4 x⋅ ( ⋅ )

yp6 x D( , ) x

D

f6 D( )

d

d

= ⋅ q6 x( )factor yp6 x D( , )

5 x⋅ ⋅cos 4 x( ⋅ )

D

yp 5 cos 4x( ) x

= d yp

5 sin 4 x⋅ ( ⋅)

= yp

= x sin 4 x⋅ ( ⋅ )

8) f(x)= x V x⋅ ( ) y

p

F D( )

= x V x⋅ ( ) x

F D( )

⋅ V x( )

D

F D( )

d

d

( F D( ))

2

= − ⋅V x( ) ;^ F (α ) ≠ 0

EJEMPLO 7 y'' − 5y'+ 6y x e

5x = ⋅ V7 x( ) e

5x =

y p

D

2 − 5D+ 6

⋅x e

5x = ⋅ y p

x

D

2 − 5D+ 6

⋅ e

5x ⋅

2 D⋅ − 5

D

2 − 5D+ 6

2

e

5x = − ⋅

y p

x e

5x ⋅

2 − 5 5⋅ + 6

⋅ e

5x 2 5⋅ − 5

2 − 5 5⋅ + 6

2

yp

5 e

5 x⋅ ⋅

x

e

d 5x

d

x e

5 x⋅ ⋅

= + yp

x e

5 x⋅ ⋅

5 e

5 x⋅ ⋅

10 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

EJEMPLO 7.1 y'' − 5y'+ 6y x e

5x = ⋅ V7 x( ) e

5x :=

y p

D

2 − 5D+ 6

⋅x e

5e

x

= ⋅ y p

e

5x 1

( D + 5 )

2 − 5 ⋅(D + 5 )+ 6

= ⋅ ⋅x

( D + 5 )

2 − 5 ⋅(D + 5 )+ 6 expand D

2 → + 5 D⋅ + 6 y p

e

5x 1

D

2

  • 5 D⋅ + 6

= ⋅ ⋅x

D

2

  • 5 D⋅ + 6 series D, , 2 → 6 +5 D⋅ y p

e

5x = ⋅ ( 6 +5 D⋅ )⋅x

y p

e

5x = (6x + 5 )

EJEMPLO 7.2 y'' − 5y'+ 6y x e

5x = ⋅ V7 x( ) e

5x =

f7 D( ) D

2 := − 5D+ 6 q7 x( ) :=x V7 x⋅ ( )

yp7 x D( , ) x

f7 5( )

⋅ e

5x ⋅

D

f7 D( )

d

d

f7 5( )

2

e

5x := − ⋅ yp7 x D( , ) expand

5 e

5 x⋅ ⋅

D e

5 x⋅ ⋅

x e

5 x⋅ ⋅

yp

5 e

5 x⋅ ⋅

x

e

d 5x

d

x e

5 x⋅ ⋅

= + yp

x e

5 x⋅ ⋅

5 e

5 x⋅ ⋅

= − y p

e

5x = (6x + 5 )

EJEMPLO 8 y'' + 3y = 2 sin 3x⋅ ( + 4 ) q8 x( ) :=2 sin 3x⋅ ( + 4 )

f8 D( ) D

2 := + 3 yp8 x D( , )

f8 D( )

⋅q8 x ( )substitute D

2 3

2 , =

sin 3 x( ⋅ + 4 )

yp8 x 3i( , )

collect

sin 3x( + 4 )

sin 3 x( ⋅ + 4 )

→ − yp = yp8 x 4( , ) yp

sin 3 x( ⋅ + 4 )

11 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

EJEMPLO 11 y'' + 25y 5 e

2x = ⋅ cos 5x( ) q11 x( ) 5 e

2x := ⋅ cos 5x( )

f11 D( ) D

2 := + 25 yp11 x D( , )

f11 D( + 2 )

⋅( q11 x ( ))simplify

5 cos 5 x⋅ ( ⋅ )e

2 x⋅ ⋅

D

2

  • 4 D⋅ + 29

yp 5 e

2x ⋅

D

2

  • 4 D⋅ + 29

= ⋅ cos 5x( )substitute D

2 5

2 , = − , simplify yp

5 cos 5 x⋅ ( ⋅)e

2 x⋅ ⋅

4 D⋅ + 4

y p

e

2x ⋅

D + 1

D − 1

D − 1

= ⋅ ⋅cos 5x( ) y p

e

2x ⋅

D − 1

D

2 − 1

= ⋅ ⋅cos 5x( )

yp

e

2x ⋅

x

( cos 5 x( ⋅))

d

d

−cos 5 x( ⋅ )

D

2 − 1

= substitute D

2 5

2 , = − yp

5 e

2 x⋅ ⋅ ⋅( cos 5 x( ⋅) +5 sin 5 x⋅ ( ⋅ ))

yp

5 e

2 x⋅ ⋅ ⋅(cos 5 x ( ⋅) +5 sin 5 x⋅ ( ⋅))

y'' − 2y'+ 2y e

x = ⋅sin x( ) q12 x( ) e

x := ⋅sin x( ) EJEMPLO 12

f12 D( ) D

2 := − 2D+ 2 yp12 x D( , )

f12 D( + 1 )

⋅( q12 x ( ))simplify

e

x ⋅sin x( )

D

2

  • 1

yp x e

x 1

D

D

2

d

d

= ⋅ ⋅q12 x( ) yp

x e

2 x⋅ ⋅ ⋅sin x( )

2 D⋅

yp

x

e

x ⋅ sin x( ) x

= ⋅ d yp

x e

x ⋅ ⋅cos x( )

= − yp

x e

x ⋅ ⋅cos x( )

13 DE 19 R.M.S

ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

EJEMPLO 13 y'' − 9y x e

2x = ⋅ ⋅sin 4x( ) f13 x( ) x e

2x := ⋅ ⋅sin 4x( )

Recordemos los Teoremas a aplicar:

1 ) (^) y p

F D( )

= x V x⋅ ( ) x

F D( )

⋅ e

2x ⋅sin 4x( )

D

F D( )

d

d

F D( )

2

e

2x ⋅sin 4x( )

2 ) (^) y p

F D( )

e

αx = ⋅ ⋅V x( ) e

αx 1

F D( +α)

= ⋅ ⋅V x( )

3 ) (^) y p

F D

2

= ⋅sin (β x)

F β

2 −

= ⋅sin (β x) para^ F β

2 −

En este ejemplo se aplican 3 teoremas juntos, le recomuiendo mucha atencion, por que este es

esl reto para el dominio del metodo abreviado.

Primero operamos sobre x: F13 D( ) D

2 := − 9

y p

D

2 − 9

x e

2x

= ⋅(^ ⋅ ⋅sin 4x( )) x

F13 D( )

⋅ e

2x

⋅ (^ ⋅sin 4x( ))

D

F13 D( )

d

d

F13 D( )

2

e

2x

= − ⋅(^ ⋅sin 4x( ))

Segundo operamos sobre e

2x

y p

x e

2x ⋅

F13 D( + 2 )

⋅ ⋅ sin 4x( ) 2D e

2x 1

F13 D( + 2 )

2

⋅ ⋅sin 4x( )

y p

x e

2x ⋅

D

2

  • 4 D⋅ − 5

⋅ ⋅sin 4x ( ) 2D e

2x 1

D

2

  • 4 D⋅ − 5

2

⋅ ⋅sin 4x( )

y p

x e

2x ⋅

2 − + 4 D⋅ − 5

⋅ ⋅ sin 4x( ) 2D e

2x 1

2 − + 4 D⋅ − 5

2

⋅ ⋅sin 4x( )

y p

x e

2x ⋅

4D − 21

4D + 21

4D + 21

⋅ ⋅ sin 4x( ) 2D e

2x 1

(4D − 21 )

2

⋅ ⋅sin 4x( )

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ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

METODO CONTINUO

Consiste en resolver una sucesion ecuaciaciones diferenciales lineales de primer orden,

transformandose en integrales continuas. Siempre y cuando el polinomio caracteristico tenga

raices reales.

Si λi son las raices del polinomio caracteristico con i=1,2,3,...,n

D λ 1

( )

D λ 2

( )

⋅.... D λ n

 ( )

⋅ y = f x( )

( D −λn) u n

= f x( ) u n

e

λ n

⋅x

e x

λ n

− ⋅x

⋅ f x( )

= ⋅ d

D λ 2

( )

u 2

⋅ u 3

= u 2

e

λ 2

⋅x

e x

λ 2

− ⋅x

⋅ u3 x( )

= ⋅ d

D λ 1

( )

u 1

⋅ u 2

= u 1

e

λ 1

⋅x

e x

λ 1

− ⋅x

⋅ u2 x( )

= ⋅ d

y p

e

λ 1

⋅x

e x

λ 1

− ⋅x

e

λ 2

⋅x

e x

λ 2

− ⋅x

⋅ u

⋅ d

= ⋅ d e

λ 1

⋅x

e x

λ 2

λ 1

− ( ) x

e x

λ 2

⋅x

⋅ u

⋅ d

= ⋅ d⋅.....

y p

e

λ 1

⋅x

e x

λ 2

λ 1

− ( ) x

e x

λ 3

λ 2

− ( ) ⋅x

⋅ .......... e x

λ n

λ n − 1 − ( ) ⋅x

⋅ d

⋅ d

= ⋅ d⋅.....dx

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ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

EJEMPLO 14 y'' − 3y'+ 2y x

2 = + 6x+ 5 f14 x( ) x

2 := + 6x+ 5

D

2

( − 3D+ 2 )y x

2 = + 6x+ 5 D

2 − 3D+ 2

solve

D

→ λ 1

:= 1 λ 2

y p

e

λ 1

⋅x

e x

λ 2

λ 1

⋅x

e x

λ 2

− ⋅x

⋅ f14 x( )

⋅ d

= ⋅ d y p

x

2

9 x⋅

Comparando con el ejemplo 10, se tiene: yp

x

2

9 x⋅

EJEMPLO 15 y''' − 3y''+ 3y'− y x e

3x = ⋅ f15 x( ) x e

3x := ⋅

D

3 3 D

2

( − ⋅ + 3 D⋅ − 1 ) ⋅ y x e

3x = ⋅ D

3 3 D

2 − ⋅ + 3 D⋅ − 1

factor

D

(D − 1 )

3 →

λ 1 := 3 λ 2 := 3 λ 3 := 3

y p

e

λ1 x⋅ e x

( λ 2 −λ 1 ) x⋅ e x

(λ 3 −λ 2 ) x⋅ e x

− λ 3 ⋅ x ⋅f15 x( )

⋅ d

⋅ d

= ⋅ d y p

x

4 e

3 x⋅ ⋅

Otra forma con abreviado

( D − 1 )

3 ⋅y x e

3x = ⋅ y p

e

3x 1

( D + 1 − 1 )

3

= ⋅ ⋅x y p

e

3x 1

D

3

= ⋅ ⋅x

y p

e

3x 1

D

2

x

2

= ⋅ y p

e

3x 1

D

x

3

= ⋅ y p

e

3x x

4

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ECUACIONES DIFERENCIALES

METODO ABREVIADO

ACTIVIDAD DE TRABAJO 2

Resolver las EDO por el metodo ABREVIADO adecuado:

1 ) (^) 2y''' + 3y''+ y'− 4y e

−t = 2 )^ y'' + 9y 4t

3 = ⋅sin 3t( )

3 ) (^) y

iv − 3y''− 8y = sin t( ) 4 )^ y'' − 6y'+ 9y 5t

6 e

3t =

ACTIVIDAD DE INTEGRADORA 2

Resolver las EDO por el metodo ABREVIADO adecuado:

1 ) (^) x'' t( ) − 2 x' t( )+ x t( ) 24t

2 e

t = ⋅ 2 )^ x'' t( ) − 4 x' t( )+ 4 x t( ) t e

2t =

3 ) (^) y'' + 2y'+ 4y 111 e

2t = ⋅ ⋅cos 3t( ) 4 )^ y'' x( ) + y x( ) = 4x cos x⋅ ( )

PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS 2

Resolver las EDO por el metodo ABREVIADO adecuado:

1 ) (^) y''' − 2y'− y'+ 2y 2t

2 = + 4t− 9 2 )^ y'' − 4y'+ 4y t

2 e

2t ⋅ e

2t =

3 ) (^) y'' − 4y'+ 5y e

5t = + t sin 3t⋅ ( )−cos 3t( ) 4 )^ y'' + 2y'+ 2y e

− x = cos x( )

5 ) (^) y'' − 4y 4 x

2 ⋅ e

2x = ⋅ y 0( ) = ,^0 y' 0( ) = 0

6 ) (^) y'' + 4y = 4 cos 2x⋅ ( ) y 0( ) = , (^1) y'

π

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