Parcial Ecuaciones Diferenciales 2015B 1

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  • 7/24/2019 Parcial Ecuaciones Diferenciales 2015B 1

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    Profesor: CASTRO VIDAL RAUL PEDRO

    Integrantes Cdigo

    Armas Espinoza Christopher Darwin 1323220524

    Baldeon Trinidad Victor Antonio 1323210036 Chipao Ac!a "is Al#erto 13232100$$ Cho%%e Csihaman &enzo 'saac 132322024( )into *dar +aldan Ale,is 132321025$ -ica!a .alazar /lio Ale,ander 1323210223 &amrez &aza /aime &al 100097G

    TRABA O: Resolucin del examen arcial

    4

    Universidad

    Nacional de Callao

    Ciencia y Tecnologa rumbo al tercer milenio

    ECACIO!E"#I$ERE!CIA%E"

    &RPO:

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    PROBLEMA (1)

    Considere el circito &"C %e se mestra en la ira con &110 ohmios "1+

    C0001 7 ha#iendona #ateria %e proporciona E120cos83t9: *riinalmente no ha7

    corriente en el circito ni cara en el condensador: En el instante t0 se cierra el interrptor

    7 se de;a asi hallela intensidad de corriente resltante interprete eometricamente 7 hallelos

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    m2+110m+1000=0

    m=bb24ac

    2a

    m=110110

    24 (1000)2(1)

    m1=55+90=35

    m2=5590=145

    xs=A em1 t+B em2 t

    xs=A e35 t+B e145 t

    .olci=n particlar

    q' '+100q'+1000q=120cos(2t)

    q=Acos (2t)+Bsen (2t)

    q'=2Asen (2 t)+2Bcos(2 t)

    q' '=4Acos (2 t)+4 Bsen (2t)

    &eemplazando en la ecaci=n

    [4Acos (2t)+4 Bsen(2 t)]+100 [2Asen (2 t)+2Bcos(2 t)]+1000 [Acos (2 t)+Bsen(2t) ]=120cos (

    [4 B220A+1000 B ] sen (2t)+[4A+220B+1000A ] cos (2t)=120cos (2 t)

    996 B220A=0

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    996A+220 B=120

    A=0,115

    B=0,0254

    xp=0,115cos (2t)+0,0254 sen(2 t)

    .olci=n eneral

    xg=xs+xp

    xg=A e35 t+B e145 t+0,115 cos (2t)+0,0254 sen(2 t)

    q (t)=Ae35t+B e145t+0,115cos (2 t)+0,0254 sen(2 t)

    q (0 )=A+B+0.115=0

    A+B=0,115 .()

    'q (t)t

    =I(t)=35A e35t145B e145 t0,23cos (2 t)+0.050 sen (2t)

    I(0 )=35A145 B+0,0508=0

    35A145B=0,0508.()

    &elacionando 8>9 7 8>>9

    A+B=0,115

    35A145B=0,0508

    A=0,093

    B=0,022

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    q (t)=0,093 e35 t0,022 e145 t+0,115 cos (2t)+0,0254sen(2 t)

    PROBLEMA (2)

    &esel

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    .olci=n particlar?

    d' (x)

    d x2 +2

    d (x )dx

    + (x )=ex !nx+x3ex+e2xxsen(2x)

    c (x ) :

    b1

    (x )=ex @b2 (x )=

    x

    ex

    Calclando el wrosiano deb1 (x ) 7

    b2 (x )

    $(x )=

    | e

    x x

    ex

    d

    d x(ex ) d

    d x(xex )|$(x )=|e

    x x

    ex

    ex exx

    ex|=e2x

    %(x )=ex !nx+x3ex+e2xxsen(2x)

    &1 (x )=%(x )b2 (x )

    $(x ) dx

    &2 (x )=%(x)b1 (x )

    $(x ) dx

    "a solci=n particlar est dada por?

    p(x )=&1 (x )b1 (x )+&2 (x )b2 (x )

    Calclando&1 (x ) ?

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    &1 (x )=exx(x3

    ex+ln (x)

    ex +e2xxsen(2x))dx

    169x2156x+46

    2e3xcos (2x )

    &1 (x )=

    120

    (x2(4x3+10ln (x )5))+

    Calclando&2 (x ) ?

    &2 (x )= ex(x3

    ex+ln (x)

    ex +e2xxsen(2x))dx

    &2 (x )=x

    4

    4x+x!n (x )

    1

    169e3xcos2x (26x12 )+

    1

    338e

    3x (78x10 ) sen2x

    "a solci=n particlar %edara as?

    p(x )=&1 (x )b1 (x )+&2 (x )b2 (x )

    p(x )=1

    exx(120(x2 (4x3+10ln (x )5))+2e

    3xcos (2x )(169x2156x+46)

    2197

    e3x (507x2130x18) sen2x

    2197 )+1ex

    .impliicando?

    p(x )=( 462197 92197 )e(2+2 )x+( 462197+ 9 2197 )e(22 )x+ x5

    20ex

    3x2

    4ex( 6169 + 5 338 )e(2+2 )xx( 6169 5338 )e(2

    (x )=c (x )+p (x )

    (x )=c1

    ex+

    c2x

    ex +( 462197 9 2197 )e(2+2 )x+( 462197 + 92197 )e(22 )x+ x

    5

    20ex

    3x2

    4 ex( 6169+ 5 338 )e(2+2 )xx( 6169 533

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    PROBLEMA (3)

    .pona la estrctra representada por el siiente modelo

    De la segunda ley de newton:

    F=m.a

    Solucin

    !n!"al#

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    1000co$%0& ' 10 ' (%00) ' (0)* = 10)**

    )** + ()* + (%0) = 100co$%0& , 9.-

    Hallando Xc:

    2 260 0

    r1222

    24(1)(260)2

    r1 F1 32:1(;

    r2 F1 G 32:1(;

    Hallando Xp:

    )ara la ecaci=n?

    )** + ()* + (%0) = 100co$%0&/ 1/

    )1= Aco$%0&/ + 2$!n%0&/

    )1*= '%0A$!n%0&/ + %02co$%0&/

    )1**= '3%00Aco$%0&/ ' 3%002$!n%0&/

    )1** + ( )* + (%0 ) = 100co$%0&/

    1(02'3340A/co$%0&/ + '33402'1(0A/$!n%0&/= 100co$%0&/

    1(02'3340A=100

    '33402'1(0A=0

    A= '0.0(9 2= 0.001

    )1= '0.0(9co$%0&/ +0.001$!n%0&/

    )ara la ecaci=n?

    )** + ()* + (%0) = '9.- (/

    )c=

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    )(= '0.037

    Solucin general:

    t C1 etcos (32.18 t)+C2etsin(32.18 t) F0:02$cos860t9 F0:001sen860t9 F0:03H

    Condiciones iniciales:

    809 0

    8o9 0

    t 0.066e

    tcos (32.18 t)0.065etsin (32.18 t) F0:02$cos860t9 F0:001sen860t9 F0:03H

    PROBLEMA (4)

    .i se tiene dos tan%es interconectados con los rios A:BC cada tan%e contiene 150" de

    aa con 150r de sal diselta 7 el sendo contiene 60r? De sal diselta 7 por A inresa

    solo aa a razon de 4" por minto: "a mezcla siempre se mantiene homoenea 7 los tres

    ca!os se a#ren simltaneamente t0 determinar en %e tiempo ha#ra la ma,ima cantidad

    de sal en el sendo tan%e si por B 7 C circla la solcion a razon de 4" por minto:

    Solucin:

    "la

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    )ara el tan%e JK 1?

    &0=150 !

    (0=150 g

    Condiciones 'niciales Lt0M

    C0=

    (0

    &0=

    150

    150=1

    g

    !

    "eo sea?

    a? raz=n de

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    )araq1=a .c1 dando? c1 7 c2 son concentraciones %e

    entranq2=b . c2 7 salen respecti

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    "eo sa#emos?

    #? raz=n de

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    q3=0,026(2(t)

    d(2

    dt =q

    3q

    2=0,026(

    2 (t)0,026 [e0,026 t+5,01 ]

    (*2+ (0,026(2)=0,026 e0,026t0.1302

    &esol

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    Di:iimo$# /

    2x

    ln (a )(a)=

    2x tg1 (x )+ ln (a)ln (a )(a)

    2x

    ln

    (a

    )(a)

    dx= 1

    ln (a)-=e

    /

    !na

    2x

    ln2a(a)

    =2x tg1 (x )+!na

    ln2a(a)

    Su$&i&u!no2x

    x2+ln2(a)

    =d

    dx( 1

    !na)

    /

    ln (a)+

    d

    dx ( 1!na )=2x tg1x+!na

    ln2a(a)

    Alicano "!la ! "ouc&o# gd%

    dx+%

    dg

    dx=d

    ( %g)dx

    d

    dx ( ln (a ))=2x tg1 (x )+tg(a)

    ln2 (a )(a)

    ddx

    x

    ln (a)dx=2x tg

    1(x)ln ( a )(a)

    !ndx

    ln (x2+1)=

    ln1(x )

    ln(a)+C1

    ECUACIO;#

    =tg1

    (x )+C1 ln (a)

    ln (x2+1)=tg1 (x )+C1