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Punto de control

7.1
  1. No lineal
  2. Lineal, no homogéneo
7.4

Linealmente independiente

7.5

y ( x ) = c 1 e 3 x + c 2 x e 3 x y ( x ) = c 1 e 3 x + c 2 x e 3 x

7.6
  1. y(x)=ex(c1cos3x+c2 sen3x)y(x)=ex(c1cos3x+c2 sen3x) grandes.
  2. y(x)=c1e−7x+c2 xe−7xy(x)=c1e−7x+c2 xe−7x
7.7

y ( x ) = e −2 x + e 5 x y ( x ) = e −2 x + e 5 x

7.8

y(x)=ex(2 cos3xsen3x)y(x)=ex(2 cos3xsen3x)

7.9

y(t)=te−7ty(t)=te−7t


En el momento t=0,3,t=0,3, y(0,3)=0,3e(−7*0,3)=0,3e−2,10,0367.y(0,3)=0,3e(−7*0,3)=0,3e−2,10,0367. La masa está a 0,0367 pies por debajo del equilibrio. En el tiempo t=0,1,t=0,1, y(0,1)=0,3e−0,70,1490.y(0,1)=0,3e−0,70,1490. La masa se mueve hacia abajo a una velocidad de 0,1490 ft/s.

7.10

y ( x ) = c 1 e x + c 2 e 4 x 2 y ( x ) = c 1 e x + c 2 e 4 x 2

7.11

y ( t ) = c 1 e 2 t + c 2 t e 2 t + sen t + cos t y ( t ) = c 1 e 2 t + c 2 t e 2 t + sen t + cos t

7.12
  1. y(x)=c1e4x+c2 exxexy(x)=c1e4x+c2 exxex
  2. y(t)=c1e−3t+c2 e2 t5cos2 t+sen2 ty(t)=c1e−3t+c2 e2 t5cos2 t+sen2 t
7.13

z1=3x+311x2 ,z1=3x+311x2 , z2 =2 x+2 11xz2 =2 x+2 11x

7.14
  1. y(x)=c1cosx+c2 senx+cosxln|cosx|+xsenxy(x)=c1cosx+c2 senx+cosxln|cosx|+xsenx
  2. x(t)=c1et+c2 tet+tetln|t|x(t)=c1et+c2 tet+tetln|t|
7.15

x(t)=0,1cos(14t)x(t)=0,1cos(14t) (en metros); la frecuencia es 142 π142 π Hz.

7.16

x(t)=17sen(4t+0,245),x(t)=17sen(4t+0,245), frecuencia=42 π0,637,frecuencia=42 π0,637, A=17A=17

7.17

x ( t ) = 0,6 e −2 t 0,2 e −6 t x ( t ) = 0,6 e −2 t 0,2 e −6 t

7.18

x ( t ) = 1 2 e −8 t + 4 t e −8 t x ( t ) = 1 2 e −8 t + 4 t e −8 t

7.19

x ( t ) = –0,24 e −2 t cos ( 4 t ) 0,12 e −2 t sen ( 4 t ) x ( t ) = –0,24 e −2 t cos ( 4 t ) 0,12 e −2 t sen ( 4 t )

7.20

x(t)=12 cos(4t)+94sen(4t)+12 e−2tcos(4t)2 e−2tsen(4t)x(t)=12 cos(4t)+94sen(4t)+12 e−2tcos(4t)2 e−2tsen(4t)
Solución transitoria:12 e−2tcos(4t)2 e−2tsen(4t)Solución transitoria:12 e−2tcos(4t)2 e−2tsen(4t)
Solución en estado estacionario:12 cos(4t)+94sen(4t)Solución en estado estacionario:12 cos(4t)+94sen(4t)

7.21

q ( t ) = −25 e t cos ( 3 t ) 7 e t sen ( 3 t ) + 25 q ( t ) = −25 e t cos ( 3 t ) 7 e t sen ( 3 t ) + 25

7.22
  1. y(x)=a0n=0(–1)nn!x2 n=a0ex2 y(x)=a0n=0(–1)nn!x2 n=a0ex2
  2. y(x)=a0(x+1)3y(x)=a0(x+1)3

Sección 7.1 ejercicios

1.

lineal, homogénea

3.

no lineal

5.

lineal, homogénea

11.

y = c 1 e 5 x + c 2 e −2 x y = c 1 e 5 x + c 2 e −2 x

13.

y = c 1 e −2 x + c 2 x e −2 x y = c 1 e −2 x + c 2 x e −2 x

15.

y = c 1 e 5 x / 2 + c 2 e x y = c 1 e 5 x / 2 + c 2 e x

17.

y=ex/2 (c1cos3x2 +c2 sen3x2 )y=ex/2 (c1cos3x2 +c2 sen3x2 ) grandes.

19.

y = c 1 e −11 x + c 2 e 11 x y = c 1 e −11 x + c 2 e 11 x

21.

y = c 1 cos 9 x + c 2 sen 9 x y = c 1 cos 9 x + c 2 sen 9 x

23.

y = c 1 + c 2 x y = c 1 + c 2 x

25.

y = c 1 e ( ( 1 + 22 ) / 3 ) x + c 2 e ( ( 1 22 ) / 3 ) x y = c 1 e ( ( 1 + 22 ) / 3 ) x + c 2 e ( ( 1 22 ) / 3 ) x

27.

y = c 1 e x / 6 + c 2 x e x / 6 y = c 1 e x / 6 + c 2 x e x / 6

29.

y = c 1 + c 2 e 9 x y = c 1 + c 2 e 9 x

31.

y = −2 e −2 x + 2 e −3 x y = −2 e −2 x + 2 e −3 x

33.

y=3cos(2 x)+5sen(2 x)y=3cos(2 x)+5sen(2 x) grandes.

35.

y = e 6 x + 2 e −5 x y = e 6 x + 2 e −5 x

37.

y = 2 e x / 5 + 7 5 x e x / 5 y = 2 e x / 5 + 7 5 x e x / 5

39.

y = ( 2 e 6 e −7 ) e 6 x ( 2 e 6 e −7 ) e −7 x y = ( 2 e 6 e −7 ) e 6 x ( 2 e 6 e −7 ) e −7 x

41.

No existe una solución.

43.

y = 2 e 2 x 2 e 2 + 1 e 2 x e 2 x y = 2 e 2 x 2 e 2 + 1 e 2 x e 2 x

45.

y = 4 cos 3 x + c 2 sen 3 x , infinitas soluciones y = 4 cos 3 x + c 2 sen 3 x , infinitas soluciones

47.

5 y + 19 y 4 y = 0 5 y + 19 y 4 y = 0

49.

a. y=3cos(8x)+2 sen(8x)y=3cos(8x)+2 sen(8x)
b.

51.

a. y=e(−5/2 )x[−2cos(352 x)+43535sen(352 x)]y=e(−5/2 )x[−2cos(352 x)+43535sen(352 x)]
b.

Sección 7.2 ejercicios

55.

y = c 1 e −4 x / 3 + c 2 e x 2 y = c 1 e −4 x / 3 + c 2 e x 2

57.

y = c 1 cos 4 x + c 2 sen 4 x + 1 20 e −2 x y = c 1 cos 4 x + c 2 sen 4 x + 1 20 e −2 x

59.

y = c 1 e 2 x + c 2 x e 2 x + 2 x 2 + 5 x y = c 1 e 2 x + c 2 x e 2 x + 2 x 2 + 5 x

61.

y = c 1 e x + c 2 x e x + 1 2 sen x 1 2 cos x y = c 1 e x + c 2 x e x + 1 2 sen x 1 2 cos x

63.

y = c 1 cos x + c 2 sen x 1 3 x cos 2 x 5 9 sen 2 x y = c 1 cos x + c 2 sen x 1 3 x cos 2 x 5 9 sen 2 x

65.

y = c 1 e −5 x + c 2 x e −5 x + 1 6 x 3 e −5 x + 4 25 y = c 1 e −5 x + c 2 x e −5 x + 1 6 x 3 e −5 x + 4 25

67.

a. yp(x)=Ax2 +Bx+Cyp(x)=Ax2 +Bx+C
b. yp(x)=13x2 +43x359yp(x)=13x2 +43x359

69.

a. yp(x)=(Ax2 +Bx+C)exyp(x)=(Ax2 +Bx+C)ex
b. yp(x)=(14x2 58x3332)exyp(x)=(14x2 58x3332)ex

71.

a. yp(x)=(Ax2 +Bx+C)excosxyp(x)=(Ax2 +Bx+C)excosx +(Dx2 +Ex+F)exsenx+(Dx2 +Ex+F)exsenx
b. yp(x)=(110x2 1125x27250)excosxyp(x)=(110x2 1125x27250)excosx +(310x2 +2 25x+39250)exsenx+(310x2 +2 25x+39250)exsenx

73.

y = c 1 + c 2 e −2 x + 1 15 e 3 x y = c 1 + c 2 e −2 x + 1 15 e 3 x

75.

y = c 1 e 2 x + c 2 e −4 x + x e 2 x y = c 1 e 2 x + c 2 e −4 x + x e 2 x

77.

y = c 1 e 3 x + c 2 e −3 x 8 x 9 y = c 1 e 3 x + c 2 e −3 x 8 x 9

79.

y = c 1 cos 2 x + c 2 sen 2 x 3 2 x cos 2 x + 3 4 sen 2 x ln ( sen 2 x ) y = c 1 cos 2 x + c 2 sen 2 x 3 2 x cos 2 x + 3 4 sen 2 x ln ( sen 2 x )

81.

y = 347 343 + 4 343 e 7 x + 2 7 x 2 e 7 x 4 49 x e 7 x y = 347 343 + 4 343 e 7 x + 2 7 x 2 e 7 x 4 49 x e 7 x

83.

y = 57 25 + 3 25 e 5 x + 1 5 x e 5 x + 4 25 e −5 x y = 57 25 + 3 25 e 5 x + 1 5 x e 5 x + 4 25 e −5 x

85.

y p = 1 2 + 10 3 x 2 ln x y p = 1 2 + 10 3 x 2 ln x

Sección 7.3 ejercicios

87.

x+16x=0,x+16x=0, x(t)=16cos(4t)2 sen(4t),x(t)=16cos(4t)2 sen(4t), periodo =π2 sec,=π2 sec, frecuencia =2 πHz=2 πHz

89.

x+196x=0,x+196x=0, x(t)=0,15cos(14t),x(t)=0,15cos(14t), periodo =π7sec,=π7sec, frecuencia =7πHz=7πHz

91.

a. x(t)=5sen(2 t)x(t)=5sen(2 t)
b. periodo =πs,=πs, frecuencia =1πHz=1πHz
c.


d. t=π2 sect=π2 sec

93.

a. x(t)=et/5(20cos(3t)+15sen(3t))x(t)=et/5(20cos(3t)+15sen(3t))
b. subamortiguado

95.

a. x(t)=5e−4t+10te−4tx(t)=5e−4t+10te−4t
b. amortiguado críticamente

97.

x(π)=7eπ/46x(π)=7eπ/46 pies por debajo

99.

x ( t ) = 32 9 sen ( 4 t ) + cos ( 128 t ) 16 9 2 sen ( 128 t ) x ( t ) = 32 9 sen ( 4 t ) + cos ( 128 t ) 16 9 2 sen ( 128 t )

101.

q ( t ) = e −6 t ( 0,051 cos ( 8 t ) + 0,03825 sen ( 8 t ) ) 1 20 cos ( 10 t ) q ( t ) = e −6 t ( 0,051 cos ( 8 t ) + 0,03825 sen ( 8 t ) ) 1 20 cos ( 10 t )

103.

q ( t ) = e −10 t ( −32 t 5 ) + 5 , I ( t ) = 2 e −10 t ( 160 t + 9 ) q ( t ) = e −10 t ( −32 t 5 ) + 5 , I ( t ) = 2 e −10 t ( 160 t + 9 )

Sección 7.4 ejercicios

105.

y = c 0 + 5 c 1 n = 1 ( x / 5 ) n n ! = c 0 + 5 c 1 e x / 5 y = c 0 + 5 c 1 n = 1 ( x / 5 ) n n ! = c 0 + 5 c 1 e x / 5

107.

y = c 0 n = 0 ( x ) 2 n ( 2 n ) ! + c 1 n = 0 ( x ) 2 n + 1 ( 2 n + 1 ) ! y = c 0 n = 0 ( x ) 2 n ( 2 n ) ! + c 1 n = 0 ( x ) 2 n + 1 ( 2 n + 1 ) !

109.

y = c 0 n = 0 x 2 n n ! = c 0 e x 2 y = c 0 n = 0 x 2 n n ! = c 0 e x 2

111.

y=c0n=0x2 n2 nn!+c1n=0x2 n+11357(2 n+1)y=c0n=0x2 n2 nn!+c1n=0x2 n+11357(2 n+1) grandes.

113.

y = c 1 x 3 + c 2 x y = c 1 x 3 + c 2 x

115.

y = 1 3 x + 2 x 3 3 ! 12 x 4 4 ! + 16 x 6 6 ! 120 x 7 7 ! + y = 1 3 x + 2 x 3 3 ! 12 x 4 4 ! + 16 x 6 6 ! 120 x 7 7 ! +

Ejercicios de repaso

117.

Verdadero

119.

Falso

121.

de segundo orden, de línea, homogénea, λ2 2 =0λ2 2 =0

123.

de primer orden, no lineal, no homogéneo

125.

y=c1sen(3x)+c2 cos(3x)y=c1sen(3x)+c2 cos(3x) grandes.

127.

y = c 1 e x sen ( 3 x ) + c 2 e x cos ( 3 x ) + 2 5 x + 2 25 y = c 1 e x sen ( 3 x ) + c 2 e x cos ( 3 x ) + 2 5 x + 2 25

129.

y = c 1 e x + c 2 e −4 x + x 4 + e 2 x 18 5 16 y = c 1 e x + c 2 e −4 x + x 4 + e 2 x 18 5 16

131.

y = c 1 e ( −3 / 2 ) x + c 2 x e ( −3 / 2 ) x + 4 9 x 2 + 4 27 x 16 27 y = c 1 e ( −3 / 2 ) x + c 2 x e ( −3 / 2 ) x + 4 9 x 2 + 4 27 x 16 27

133.

y=e−2xsen(2 x)y=e−2xsen(2 x) grandes.

135.

y=e1xe41(e4x1)y=e1xe41(e4x1) grandes.

137.

θ ( t ) = θ 0 cos ( g l t ) θ ( t ) = θ 0 cos ( g l t )

141.

b = a b = a

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