Ecuaciones diferenciales homogéneas

  • Ecuación diferencial homogéneaOpen or Close

    Existen ecuaciones de primer orden de la forma

    (1)

    Ahora bien, específicamente diremos que una función f(x,y) es homogénea de grado t si para todo número real k diferente de cero se tiene que

    y que una ecuación diferencial de la forma (1) es homogénea si f(x,y) es homogénea de grado 0.

    En este caso, podemos observar que

  • Proceso de soluciónOpen or Close

    Así, para resolver una ecuación diferencial homogénea realizamos el siguiente proceso:

    1. Tomamos que equivale a decir y=ux.
    2. Derivamos y=ux con respecto a la variable x obteniendo

    3. Reemplazamos la anterior expresión en (1) para conseguir la ecuación

      Que es una ecuación separable, pues se puede reescribir como

    4. Resolvemos la ecuación separable y finalmente substituimos u.
  • Ejemplo de ecuación diferenciales homogéneas Open or Close

    Resolver la ecuación

    Claramente se tiene que

    Por lo cual nuestra ecuación es homogénea. Así realizando la substitución y=ux, obtenemos la ecuación

    Que en forma separable esta dada por

    Integrando a ambos lados de tal ecuación llegamos a

    y substituyendo u por tenemos que la solución de la ecuación original esta dada por.

    Cabe mencionar que si una ecuación diferencial de la forma (1) es homogénea, entonces esta puede ser expresada de la forma

    Donde tanto M(x,y) como N(x,y) tienen el mismo grado de homogeneidad.