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ECUACIONES DIFERENCIALES Clase # 5 Orlando Raúl Pomalaza Romero SESIÓN 2: EDO EXACTAS EDO CON FACTOR INTEGRANTE SEMANA 2 EDO DE PRIMER ORDEN Propósito de la Clase Identifica el Factor integrante de una ED no exacta y posteriormente la resuelve por el método de las EDO exactas EDO Exactas EDO EXACTAS Criterio para una diferencial exacta La condición necesaria y suficiente para que la ecuación diferencial sea exacta es que: La derivada parcial de M y N deben ser IGUALES Ejemplos EDO EXACTAS MÉTODO PARA RESOLVER ED EXACTAS Comprobar que : Determinar Hallar: Expresar el resultado: EDO EXACTAS Ejemplo : Resolver la ED Solución: Es exacta puesto que Determinando Hallando Finalmente la solución general es EDO CON FACTOR INTEGRANTE EDO CON FACTOR INTEGRANTE Si una ecuación diferencial no es exacta, pudiera llegar a serlo si se la multiplica por una función especial llamado FACTOR INTEGRANTE (u(x), u(y), u(x,y)) EDO CON FACTOR INTEGRANTE Si solo depende de x, entonces Si solo depende de y, entonces Si tenemos la ED en forma diferencial: M(x, y) dx + N(x, y) dy = 0 pero no es una ecuación exacta, podemos convertirla multiplicándola por un factor integrante u(x) o u(y). es E.D. exacta EDO CON FACTOR INTEGRANTE Ejemplo : Resolver la ED Derivadas parciales: No es ED exacta Hallando la función que determina el factor integrante: Calculando el factor integrante en la variable y: u(y) EDO CON FACTOR INTEGRANTE Verificando: Cálculo de Ix: Cálculo de Iy: Expresando la respuesta Ix + Iy Multiplicando la ED por el factor integrante: Aplicando lo aprendido Resolver: Ejercicio N°1 Resolver: Ejercicio N°2 Resolver: Ejercicio N°3 Resolver: Ejercicio N°4 Resolver: Ejercicio N°5 Resolver: Ejercicio N°6 Resolver: Ejercicio N°7 Resolver: Ejercicio N°8 Ejercicio N°9 Obtenga una función N(x,y) de modo tal que la EDO sea exacta y luego resuélvala Ordenando: Verificando: Por ser exacta Cálculo de Ix: Expresando la respuesta Integrando Cálculo de Iy: ¿Qué aprendimos hoy? EDO EXACTAS EDO CON FACTOR INTEGRANTE Referencias Bibliográficas Larson, R. y Edwards, B. (2016). Cálculo. México: Cengage Learning. Zill Dennis (2015). Ecuaciones Diferenciales. Trascendentes Tempranas. México. Editorial Mc Graw Hill. Stewart James. (2008) Cálculo: Trascendentes Tempranas 6ta ed. México. Cengage Learning ( ) ( ) ,, MxyNxy yx ¶¶ = ¶¶ 3223 (32)(3)0 xxydxxyydy ++++= ( ) 6ln20 y xdxxdy x æö ++-= ç÷ èø ( ) ( ) ,,0 MxydxNxydy += (,) x y I INxydy y éù ¶ =- êú ¶ ëû ò (,) x IMxydx = ò 22(1)0xydxxdy xy IIc += MN yx ¶¶ = ¶¶ x I y ¶ Ù ¶ 2 x I x y ¶ Ù= ¶ (,) 22 (,)(1) Nxy x y I INxydyxxdyy y éù ¶ =-=--=- êú ¶ ëû òò 678 2 xy IIcxyyc +=Þ-= 2 2(1)0 xydxxdy +-= 2 MN x yx ¶¶ == ¶¶ 2 (,)2 xx x IMxydxxydxxy === òò 1 () NM hy Mxy æö ¶¶ =- ç÷ ¶¶ èø ( ) ( ) ,,0 uMxydxuNxydy += \ () () hxdx uxe ò = () () hydy uye ò = 1 () MN hx Nyx æö ¶¶ =- ç÷ ¶¶ èø ( ) 2 11 ()22(,) 34 MN hxxyfxy Nyxxyx æö ¶¶ =-=-+= ç÷ ¶¶- èø ( ) 2 111 ()22() 22 NM hyxyfy Mxyxyyy æö ¶¶ =-=-== ç÷ ¶¶- èø () () hydy uye ò = y = 1 dy y e ò = ln y e = 22 (22)(34)0 xyydxxyxdy -+-= 42 M xy y ¶ =- ¶ 64 N xy x ¶ Ù=- ¶ 2 64 N xyy x ¶ Ù=- ¶ 32 (22) Ixxyydx =- ò 232 2 xyxy =- 22 34 x I xyxy y ¶ =- ¶ 2222 (3434) Iyxyxyxyxydy =--+ ò 0 = 232 2 xyxyc -= 3222 (22)(34)0 xyydxxyxydy -+-= () uyy = Þ 2 64 M xyy y ¶ =- ¶ (2)(cos2cos)0xxesenyysenxdxeyxdy (cos2cos)(2) xx yexdyyesenxsenydx -- +=- 22 [cos()][2cos()2]0 yy eyxydxxexxyydy -+-+= 22(tantancos)(sec)0yyxdxxydy (2csccot)0xxedxyyeydy 2222ln(1)0xyydxxyydy 2 2 cos ,(0)2 (1) dyxyxsenx y dxyx - == - ( ) 22 2 (12)0 xyxy exsenxdxxedy ++ +-+= 22 11 M yyx ¶ =-+ ¶ 22 11 N xyx ¶ =-+ ¶ 2 2 1 (2) yxy Ixxdxx yxyx =+-=-- ò 2 1 x I x yyx ¶ =-- ¶ 00 Iydy == ò 2 xy xc yx --= 22 11 Nx yx æö ¶=-+¶ ç÷ èø 2 1 x N yx =-- 22 2 (,)20 xy Nxydyxdx xy æö + +-= ç÷ èø 2 1 2(,)0 y xdxNxydy yx æö +-+= ç÷ èø
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