Encontrar la solución general de las siguientes ecuaciones diferenciales.
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3.
4.
Esta ecuación es una ecuación diferencial ordinaria de primer grado homogénea, éstas se definen como . Comprovemos que esta ecuación es homogénea:
.
Las ecuaciones diferenciales homogéneas son del tipo , con lo cual, un cambio útil es
Lo aplicamos a (1) y nos queda
Y lo que nos queda es una ecuación con variables separables:
Integrando nos queda que
Cuando tenemos una ecuación diferencial del estilo podemos imaginar que en el numerador y en el denominador tenemos la ecuación de dos rectas, sabemos que si
dichas rectas se cortan en un punto, es decir, el sistema formado por sus ecuaciones es compatible determinado. El procedimiento a seguir es, primero de todo resolver el sistema y encontrar el punto, luego trasladar los ejes a ese punto, es decir, hacer un cambio de coordenadas que analíticamente se puede entender como un cambio de variable:
el cambio que debemos realizar es
Si aplicamos el cambio a (7) nos queda que:
que (se puede comprobar) es una ecuación homogénea, con lo cual, el cambio [ERROR DE LaTeX. Error: 4 ] es el mejor para proceder:
que es ya una ecuación de variables separables. Reordenando nos queda
la segunda integral era una integral racional. Finalmente nos queda
En este caso tenemos una ecuación del estilo , podemos hacer el cambio y nos queda
que es una ecuación diferencial lineal de primer orden. La resolveremos de la siguiente manera
Ahora regresamos a (18)
si deshacemos el cambio nos queda que
Aplicando algunas identidades trigonométricas
finalmente
Tenemos una ecuación lineal en la que falta la , es decir
Haremos el siguiente cambio de variable
Aplicamos estos cambios a (26) y nos queda
que tras integrar
por conveniencia y para ahorrar notación hemos introducido la constante dentro del logaritmo .
Trabajando un poco la expresión
y deshaciendo el cambio de variable llegamos a una expresión integrable
La primera integral se puede mirar en cualquier libro de tablas, , es decir
Podemos simplificar esta expresión escribiendo anulando los logaritmos con exponenciales y trabajando un poco la expresión nos queda que