Introducción
Al comienzo de la segunda unidad, revisamos las propiedades más importantes de las ecuaciones lineales homogéneas de segundo orden. En particular, vimos que para encontrar la solución general basta con encontrar dos soluciones particulares que sean linealmente independientes, y la combinación lineal de estas será la solución general a la ecuación.
Pondremos en práctica lo aprendido anteriormente para resolver ecuaciones lineales homogéneas de segundo orden con coeficientes constantes, es decir, de la forma
Finalmente analizaremos tres distintos casos que se presentan cuando buscamos la solución general a la ecuación diferencial, los cuales dependen de la ecuación
Ecuaciones lineales homogéneas de segundo orden con coeficientes constantes. Raíces reales diferentes
Analizamos cómo deben ser las soluciones a la ecuación
Raíces reales repetidas
En este video revisamos el caso cuando las dos raíces de la ecuación
Raíces complejas
En el último video de esta entrada revisamos el caso cuando las dos raíces de la ecuación
Tarea moral
Los siguientes ejercicios no forman parte de la evaluación del curso, pero te servirán para entender mucho mejor los conceptos vistos en esta entrada, así como temas posteriores.
- Resuelve el problema de valor inicial
- Prueba que
es un conjunto linealmente independiente. Por tanto, para el caso cuando tiene raíces repetidas, la solución general a la ecuación efectivamente es la que se muestra en el video correspondiente.
- Resuelve el problema de condición inicial
- Prueba que si
y , entonces es un conjunto linealmente independiente. Por tanto, para el caso cuando tiene raíces complejas, la solución general a la ecuación es la combinación lineal de estas dos funciones.
- Prueba que
para el caso del ejercicio anterior, y por tanto la combinación lineal de estas dos funciones es la solución general a la ecuación diferencial.
- Resuelve el problema de condición inicial
Más adelante
En la siguiente entrada comenzaremos a estudiar el caso no homogéneo de las ecuaciones lineales de segundo orden, es decir, ecuaciones de la forma
En particular, resolveremos este tipo de ecuaciones por el método de variación de parámetros, que es análogo al método de variación de parámetros para resolver ecuaciones no lineales de primer orden.
Entradas relacionadas
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- Siguiente entrada del curso: Ecuaciones lineales no homogéneas de segundo orden. Solución por variación de parámetros
- Notas escritas relacionadas con el tema: Ecuaciones diferenciales homogéneas con coeficientes constantes
Agradecimientos
Trabajo realizado con el apoyo del Programa UNAM-DGAPA-PAPIME PE104522 «Hacia una modalidad a distancia de la Licenciatura en Matemáticas de la FC-UNAM – Etapa 2»