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Ecuaciones Diferenciales enLATEX
Pablo David Zamorano
Primera Edicion
{{{{{
c{ Pablo David Zamorano 2012
Esta obra esta incentivada por el Ing.Larrazabal Salas Elmer Jesus, que en su labor de educador dela Universidad de Aquino Bolivia realiza la implementacion de LATEXen la en la formacion de losestudiantes
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2
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Indice general
1. INTRODUCCION A LAS ECUACIONES DIFERENCIALES
1.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Definicion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN
2.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Ecuaciones Diferenciales de Primer Orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Ecuaciones Diferencial con Variables Separadas y Separables . . . . . . . . . . . . .
2.4. Ecuaciones con Variables Separadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Ecuaciones Diferenciales de Variables Separables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6. Las Ecuaciones Diferenciales Homogeneas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. ECUACIONES DIFERENCIALES LINEALES DE ORDEN N
3.1. Definicion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Independencia lineal de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. El Wronskiano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
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Captulo 1
INTRODUCCION A LASECUACIONESDIFERENCIALES
1.1. Introduccion
Las ecuaciones diferenciales poseen una parte fundamental en las matematicas en ingeniera as comoen algunas ramas de conocimiento humano, debido a que la mayora de las leyes y relaciones fsicasse expresan mediante este tipo de ecuaciones.
En los cursos basicos, se estudian el hecho de, que dara una funcion y=f(x), mediante una reglaadecuada se hallara la derivada directa de
dy
dx= f(x)
que tambien es una funcion y=f(x).
En este curso las problematicas que nos incumbe no es dada una funcion y=f(x) hallar su derivada,el problema se puede establecer como: dada la ecuacion derivada directa
dy
dx= f (x)
encontrar de alguna manera la funcion y=f(x) que satisfaga dicha ecuacion en otras palabras lo quequiere es Resolver una ecuacion diferencial
y = f(x) f (x) = dydx
1.2. Definicion
Una ecuacion que establece una relacion entre las variables independiente x, la funcion deseadaf(x)= y y sus derivadas y.y, y(n), se llama Ecuacion Diferencial.
Ecuacion diferencial se simboliza como:
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CAPITULO 1. INTRODUCCION A LAS ECUACIONES DIFERENCIALES
F (x, y, y, y, ...., yn) = 0
o
F (x, y,dy
dx,d2y
dx2, ....,
dny
dxn) = 0
Si la funcion buscada y=f(x) esta en funcion solo de las variables x la ecuacion diferencial dominaordinario
ejemplo:
i =dy
dx+ x3 = 1
ii = xy + y +1
3x = 27
iii = xy3 +dy
dx+ 23 = 0
Definicion: El orden de la derivada superior en la en la ecuacion se llama orden de la ecuaciondiferencial
Definicion: el exponente de la derivada de orden superior en la ecuacionon se llama grado de laecuacion diferencial
Ejemplo:
i =dy
dx+dy
dx+ ex + 2xy = 0
ecuacion diferencial de orden 2 y grado 1
ii = (d3y
dx3)2 + lnx+ (
dy
dx)4 + 7 = xy3
ecuacion de orden 3 y grado 2
iii = ex(d4y
dx4)5 + sinx(
d3y
dx3)3 + (
d4y
dx4)(d2y
dx2)7 = 0
ecuacion diferencial de orden 4 y grado 5
2 Solucion de una Ecuacion Diferencial
Si y=f(x) es una funcion y F(x) es la derivada de esta funcion es decir:
dy
dxf (x) = f(x)
de aqudy
dx= f(x)()
Sabemos que la ecuacion () es una ecuacion diferencial la solucion para hallar la ecuacion diferencialconsiste en hallar una funcion G(x)=F(x)+C, donde C es una constante es decir:
d(G(x)) = d(F (x) + c)
d(G(x)) = F (x)dx
-
1.2. DEFINICION
(d(G(x))) =
(f(x))dx
y = G(x) = f(x) + c()
A () se le conoce como solucion general o solucion completa de la ecuacion diferencial.
La solucion completa o general esta constituida de curvas que generalmente son conocidas comofamilia de un parametro.
De una ecuacion de las soluciones generales se pueden obtener soluciones parciales mediante unarestriccion de variables o de parametros.
Ejemplo 1: Dadas las ecuaciones y1 = ex y2 = (cosh(x)) verificar si dichas ecuaciones satisfacen laecuacion diferencial y y = 0sol:
y1 = ex y1 = ex
y2 = sinh(x) y2 = cosh(x)y1 y = ex ex = 0
y2 y2 = cosh(x) cosh(x) = 0satisface la ecuacion
Ej 2:
y = = ex2
x0
et2dt = ex
2
es la solucion de la ecuacion diferencial
y = 2xy = 1 = y 2xy = 1
sol:
(x) = 2xex2
x0
et2dt+ 1 + 2xex
2
y 2xy = 2xex2 x
0
et2dt+ 1 + 2xex
2 2(ex2 x
0
et2dt+ ex
2) = 1
Ejemplo 3: dada la funcion F (x) =
0ex cosh d, x > 0, verificar la funcion que satisface la
ecuacion diferencial xF (x) + F (x) xF (x) = 0sol: de
F (x), F (x) =d
dx(F (x)) =
d
dx(
0
ex cosh d)
F (x) =
0
d
dx(ex cosh d)
F (x) =
0
ex cosh cosh d)
F (x) =d
dx(
0
ex cosh cosh d
F (x) =
0
d
dx(e cosh cosh )d
F (x) =
0
ex cosh cosh2 d
-
CAPITULO 1. INTRODUCCION A LAS ECUACIONES DIFERENCIALES
De modo que:
xF (x)F (x)xf(x) = x(
0
ex cosh cosh2 )
0
ex cosh cosh dx(
0
ex cosh )d
xF (x) F (x) xf(x) = x[
0
(ex cosh cosh2 ex cosh )d]
0
ex cosh d
xF (x) F (x) xf(x) = x[
0
ex cosh (cosh2 1)d]
0
ex cosh cosh d
xF (x) F (x) xf(x) = x
0
ex cosh senh2 d
0
ex cosh cosh d
operaciones auxiliares: integrando por partes
u = senh = du = cosh ddv =
0
ex cosh senh d = v = excoshx
0
excoshsenh2d = senhexcosh
x/0 +
1
x
0
excoshcoshd 0
excoshsenh2d = (0 0) + 1x
0
excoshcoshd
En resumen:
xF (x) F (x) xf(x) = x( 1x
)
0
excoshcoshd
0
excoshcosh = 0
3 Origen de las ecuaciones diferenciales
Las ecuaciones diferenciales no solo se originan por una familia de curvas sino tambien por el intentode resolver problemas fsicos en las ciencias as como en otras ramas del conocimiento humano.
3.1 ecuaciones diferenciales de una familia
de curvas
Si se tiene una familia de curvas se puede obtener una ecuacion diferencial de las mismas a traves dede la alineacion de sus constantes (o parametros) estos se logra aislando la constante en un miembrode la ecuacion de la ecuacion y derivando. Tambien se puede eliminar la constante derivando de laecuacion tantas veces como constantes arbitrarias tenga y formar un sistema de ecuaciones con laecuacion original.
ejemplo: encontrar la ecuacion diferencial cuya solucion general es:
y = Asenx+Bcosx
y = AcosxBsenxy = AsenxBcosx
de aqu formamos el sistema de ecuaciones:
-
1.2. DEFINICION
{y = Asenx+Bcosx{y = AsenxBcosx = Y + y = 0
ejemplo 2: Encontrar la ecuacion diferencial de una familia de parabolas que tienen sus vertices enel origen y sus focos sobre el eje y
sol: f(x) = y = x2
La familia de curvas de una parabola esta dada por:
4py = x2
Donde p es un parametro esta familia de parabolas tiene sus vertices en el punto(0,0) y sus focosen p.
4py = x2 4p = x2
y
Derivando implcitamente 0 = 2xyx2y
y2
Resultando x2y = 2xyxy = 2y
3.2 Ecuaciones diferenciales de problemas
fsicos
Estas provienen de diferentes fuentes del conocimiento humano, como, la mecanica, la electro-fsica,la fsica entre otras.
Ejemplo. En fsica un cuerpo en cada libre tiene una aceleracion que se conoce como gravedad
v =dy
dt
a =dv
dt=
d
dt(dy
dt) =
d2y
dt2= g
Pero
Fy = g w = 0 = w = g
-
CAPITULO 1. INTRODUCCION A LAS ECUACIONES DIFERENCIALES
-
Captulo 2
ECUACIONESDIFERENCIALES DE PRIMERORDEN
2.1. Introduccion
A traves del tiempo los matematicos han tratado siempre de resolver diferentes tipos de ecuaciones especiales, pruebade ello es que existen diferentes metodos, sin embargo la aplicacion de un metodo en particular a las ecuacionesdiferenciales del primer orden no necesariamente se aplica a otra.
2.2. Ecuaciones Diferenciales de Primer Orden
Las ecuaciones diferenciales de primer orden tiene la siguiente forma:
F (x, y, y) = 0
Si esta ecuacion se resuelve respecto de y, que se puede escribir como:
y = f(x, y)
En este caso se dice que la ecuacion diferencial esta resuelta respecto la derivada
2.3. Ecuaciones Diferencial con Variables Separa-
das y Separables
Estudiemos una ecuacion de la forma:
dy
dx= f1(x)f2(y) ()// 1
f2(y)6= 0
-
CAPITULO 2. ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN
donde el segundo miembro representa la multiplicacion de las funciones
f1, quedependesolodex
yf2quedependesolodeysisuponemosque f2(y) 6= 0
1
f2(y)
dy
dx=f1(x)f2(y)
f2(y)
1
f2(y)
dy
dx= f1(x)
1
f2(y)dy = f1(x)dx
Si de la misma forma suponemos que y en x es conocida, tendremos la igualdad de 2 diferenciales. Si integramos laultima relacion tendramos:
1
f2(y)dy =
f1(x)dx+ c
Lo que se obtiene es una correlacion entre la variable independiente x, la funcion y y la constante c Entre otraspalabras hemos obtenido la integral general de la ecuacion
2.4. Ecuaciones con Variables Separadas
La ecuacion 1f2(y)
dy = f1dx de alguna manera puede ser escrita como:
M(x)dx+N(y)dy = 0 ()se llama ecuacion diferencial de VARIABLES SEPARADAS siendo la integral de la forma:
M(x)dx+
N(y)dy = c
Ejemplo 1: sea la ecuacion
xdx+ ydy = 0
resolver la misma xdx =
ydy
x2
2+ k1 = y
2
2+ k2
k1, k2 son las cttes de integracionx2
2+y2
2= k2 k1
x2
2+y2
2= c1
-
2.4. ECUACIONES CON VARIABLES SEPARADAS
x2 + y2 = 2c1
x2 + y2 = c2
Ejemplo 2: resolver
(y2 + xy2)dy
dx+ x2 x2y = 0
sol:
y2(1 + x)dy
dx+ x2(1 y) = 0// 1
(1 + x)(1 y)y2(1 + x)
(1 + x)(1 y)dy
dx+
x2(1 y)(1 + x)(1 y) = 0
y2
(1 y)dy
dx+
x2
(1 + x)= 0
y2
1 y dy =
x2
1 + xdx
O.A.
x2
1+x
u = 1 + x du = dx
dv =x2dx v = x3
3
= (1+x)x33
13
x3dx=
(1+x)x3
3 1
12x4 + k2
reemplazamos en la ecuacion:
(1 y)y33
+y4
12+ k1 =
(1 + x)x3
3+x4
12+ k2
x+ y = c
ej. 3: resolver
(x
1 + y2)x + y(
1 + x2)y = 0
(x
1 + y2)dx+ y(
1 + x2)dy = 0//1
(
1 + y2)(
1 + x2)
x1 + x2
dx+y
1 + y2dy = 0
x
1 + x2dx =
y
1 + y2dy
2
2
x
1 + x2dx = 2
2
y
1 + y2dy
C.V. z = 1 + x2 dz = 2xdxk = 1 + y2 dk = 2ydyde donde:
1
2
dzz
= 12
dkk
-
CAPITULO 2. ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN
1
2
z
12 dz = 1
2
k
12 dk
1
2
z12
12
= 12
k12
12
z =
k
1 + x2 +
1 + y2 = c
2.5. Ecuaciones Diferenciales de Variables Sepa-
rables
La ecuacion de la forma:M1(x)N1(y)dx+M2(x)N2(y)dy = 0
Se conoce como ecuacion diferencial de variables separablesEsta ecuacion puede ser reducida (en un dominio donde tanto N1(y)yM2(x) no se anulen) a una ecuacion devariables separados mediante la multiplicacion de las funciones N1(y)yM2(x) es decir:
M1(x)N1(y)dx+M2(x)N2(y)dy = 0//1
N1(y)M2(x)
de donde tendra que:
M1(x)N1(y)dx
N1(y)M2(x)+M2(x)N2(y)dy
N1(y)M2(x)= 0
en resumen:
M1(x)
M2(x)dx+
N2(y)
N1(y)dy = 0
Esta ecuacion tiene la forma de la ecuacion ()ej,1 : resolverlaecuaciondiferencial
(1 + x)ydx+ (1 y)xdy = 0// 1yx
sol: de la ecuacion anterior multiplicando por los inversos correspondientes se tiene:(1 + x)
xdx+
(1 y)y
dy = 0
Integrando: 1 + x
xdx+
1 yy
dy = c
1 + x
xdx+ k1 +
1 yy
dy + k2 = (k1 + k2) = c
m1
xdx+
dx+
1
ydy
dy = c
-
2.5. ECUACIONES DIFERENCIALES DE VARIABLES SEPARABLES
ln|x|+ x+ ln|y| y = cln|x|+ ln|y|+ x y = cln(|x||y|) + x y = cln|xy|+ x y = c
Otra manera de ver las ecuaciones diferenciales reducibles a variables separables es la siguiente: Si consideramos laexpresion
dy
dx= f(ax+ by + c)
Donde a,b,c REsta ecuacion diferencial puede ser transformada a otra ecuacion diferencial mediante la siguiente sustitucion:z = ax+ by + c de donde:
dy
dx=
1
b(dz
dx a) ()
La anterior ecuacion se justifica de la siguiente manera:
z = ax+ bx+ c
m
z ax c = by// ddx
dz
dx a 0 = b dy
dx
dz
dx a = b dy
dx
dy
dx=
1
b(dz
dx a)
Reemplazando ()enlaecuacionoriginalseobtieneotraecuaciondiferencial, esdecir :
f(z) =1
b(dz
dx a)
De aqu resulta:dz
dx= a+ bf(z)
Y separando las variables, se tiene:dz
a+ bf(z)= dx
Ej. 1: resolver la siguiente ecuacion diferencial:
(x+ y)2y = a2
sol.z = x+ y
sabemos
dy
dx=
1
b(dz
dx a)
-
CAPITULO 2. ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN
dy
dx= (
dz
dx 1)
Reemplazando en la ecuacion original tenemos:
z2(dz
dx 1) = a2
Separando las variables, tendra:
z2dz
dx z2 = a2
z2dz
dx= a2 + z2
z2
a2 + z2dz = dx
Integrando: z2
a2 + z2dz =
dx
z2
a2dz +
dz =
dx
z3
3a2+ z x = c
ej. 2: resolver la ecuacion diferencial
y + 1 =(x+ y)m
(x+ y)n + (x+ y)p
sol. sea z=x+y, entoncesdy
dx=dz
dx 1
De aqu se puede reescribir la ecuacion original como:
dz
dx 1 + 1 = z
m
zn + zp
dz
dx=
zm
zn + zp
Separando las variables, tendremos que:
zn + zp
zmdz = dx
zn + zp
zmdz =
dx+ c
zn
zmdz +
zp
zmdz =
dx+ c
znm+1
nm+ 1 +zpm+1
pm+ 1 = x+ c
(x+ y)nm+1
nm+ 1 +(x+ y)pm+1
pm+ 1 = x+ c
-
2.5. ECUACIONES DIFERENCIALES DE VARIABLES SEPARABLES
Ej. 3: resolver la siguiente ecuacion diferencial:
xy2(xy + y) = a2
sol. operando, tendremos que la ecuacion se reduce a,
x2y2y + xy3 = a2
(xy)2y +(xy)3
x2= a2
Haciendo un cambio de variable,
z = xy y = zx
Derivando implcitamente
y =dzdxx zx2
Reemplazando en la ecuacion original,
z2(dzdxx zx2
) +z3
x2= a2
Haciendo operaciones,
z2(dzdxx
x2 z
3
x2+z3
x2= a2
z2
xdz = a2xdx
z2
xdz =
a2xdx+ c
Integrando:
z3
3=a2x2
2+ c
(xy)3
3=a2x2
2+ c/x2
xy3
3=a2
2+ c
-
CAPITULO 2. ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN
2.6. Las Ecuaciones Diferenciales Homogeneas
Una funcion f(x,y) es homogenea de grado n en sus argumentos si se cumple la siguiente relacion:
f(tx, ty) = tnf(x, y)
Por ejemplo:f(x, y) = x2 + y2 xy
Es una funcion homogenea de grado 2, pues;
f(tx, ty) = (tx)2 + (ty)2 (tx)(ty)f(tx, ty) = t2(x2 + y2) t2(xy)f(tx, ty) = t2(x2 + y2 xy)
f(tx, ty) = t2f(x, y)
En resumen;f(tx, ty) = t2f(x, y)
Si n es = 0, la ecuacion homogenea sera una ecuacion homogenea de grado 0
Por ejemplo:
f(x, y) =x2 y2x2 + y2
Es una ecuacion homogenea de grado 0, pues;
f(tx, ty) =(tx)2 (ty)2(tx)2 + (ty)2
Es decir f(tx,ty)=f(x,y) La ecuacion diferencial de la forma
dy
dx= f(x, y)
Se llama homogenea si esta es una funcion homogenea de grado cero en sus argumentos
Solucion de una Ecuacionon Diferencial Homogenea
Segun la hipotesis f(x, y) = f(x, y), si consideramos que = 1x
, tendremos que:
f(x, y) = f(1,y
x)
De aqu efectuando la sustitucion u = yx
y = ux, entoncestendriamosque :
dy
dx=du
dxx+ u
si consideramos que dydx
= f(x, y) = f(1, yx
) sustituyendo en esta relacion dydx
tendremos que:
-
2.6. LAS ECUACIONES DIFERENCIALES HOMOGENEAS
du
dxx+ u = f(1,
y
x)
pero como u = yx
, tendremos que:
du
dxx+ u = f(1, u)
Que es una ecuacion de variables separables de modo que este se puede escribir como:
du
dxx = f(1, u) u
x1
dx= f(1, u) u 1
du
mdu
f(1, u) u =dx
x
De aqu, tendremos que: du
f(1, u) u =
dx
x+ c
Siendo la solucion de la ecuacion diferencial homogenea de grado 0 en sus argumentos En esta solucion se deberatomar en cuenta que u = y
xpara encontrar la solucion deseada
ej. 1: sea la ecuacionon diferencial
dy
dx=
xy
x2 y2
Encontrar la solucion general
Siendo f(x, y) = xyx2y2 de aqu podemos ver que esta es una funcion homogenea de grado 0, pues:
f(tx, ty) =(tx)(ty)
(tx)a (ty)2
f(tx, ty) =t2(xy)
t2(x2 y2)f(tx, ty) = f(x, y)
Es decir, dydx
= xyx2y2 representa una ecuacion diferencial homogenea de grado 0 en sus argumentos:
f(tx, ty) = t0f(x, y)
resolviendo la ecuacion diferencial
u = yx y = ux
dy
dx= u+
du
dxx
dy
dx=
xy
x2 y2
tenemos que:
-
CAPITULO 2. ECUACIONES DIFERENCIALES DE PRIMER ORDEN
xy
x2 y2 = u+du
dxx//
1x2
1x2
Pero como u = yx
,
u
1 u2 = u+du
dxx
Separando las variables tendramos finalmente que:
u
1 u2 u =du
dxx
1 u2u3
du =dx
x1 u2u3
du =
du
dxx
u2
2 ln|u| = ln|x|+ c
12u2
= ln|x|+ ln|u|+ c
12( y
x)2
= ln|x yx|+ c
12( y
x)2
= ln|y|
-
Captulo 3
ECUACIONESDIFERENCIALES LINEALESDE ORDEN N
3.1. Definicion
Estas ecuaciones diferenciales lineales de orden N tienen la forma
An(x) dny
dxn+An 1(x) dn1y
dxn1 + ......+A1(x)dydx
+A0y = R(x)(1) (3.1)
donde An,An1, A0 > R son funciones que dependen de X o son constantes.Las ecuaciones diferenciales pueden ser escritas como una funcion F (x, y
, y, ...., yn) = R(x) (2) de aqu se puede
ver claramente que la variable independiente X, la variable dependiente Y, y las derivadas y, y, ..., yn estan
relacionadas si la ecuacion (1)R(x) = 0 es decir
An(x) dny
dxn+An 1(x) dn1y
dxn1 + ......+A0y = R(x)(3) (3.2)
La ecuacion diferencial se conoce como homogeneaPor otro lado si R(x) 6= 0 la ecuacion diferencial sera no homogeneaSi:y1, cy2 son soluciones de la ecuacion (3) y c1, c2, constantes arbitrarias, entonces c1y1 + c2y2 es tambien unasolucion de la ecuacion (3) es decir si,y1, cy2 son soluciones de la ecuacion (3)An(x)yn1 +An 1(x)yn11 +A0(x)y1 = 0An(x)yn2 +An 1(x)yn12 +A0(x)y2 = 0TENDREMOS :An(x)c1yn1 +An 1(x)c1yn11 + .....+A0(x)c1y1 = 0An(x)c2yn2 +An 1(x)c2yn12 + .....+A0(x)c2y2 = 0Sumando y agrupandoAn(X)(c1yn1 + c2y
n2 ) +An 1(x)(c1yn11 + c2yn12 ) +A0(x)(c1y1 + c2y2) = 0
An(X)(c1yn1 + c2yn2 )
n +An 1(x)(c1yn11 + c2yn12 )n1 +A0(x) = 0(c1y1 + c2y2) = 0Es decir:c1y1 + c2y2 es solucion de la ecuacion (3)
-
CAPITULO 3. ECUACIONES DIFERENCIALES LINEALES DE ORDEN N
3.2. Independencia lineal de funciones
Consideremos un sistema finito de N funciones es decir f1(x), f2(x), ..., fn(x), definidos con intervalo (a,b), dire-mos que estas funciones son linealmente independientes si existen escalares (1, 2, n) tal que1f1(x) + 2f2(x) + ......+ nfn(x) = 0entonces: 1 = 2 = n = 0si 6= 0, entoncesdichasfuncionessonlinealmentedependientes(l.d.)Ejemplo :seanlasfuncionesf1 = x, f2 = 2x, f3 = x2, ver si son linealmente independientes (l.i.)1f1(x) + 2f2(x) + 3f3(x) = 01x+ 22x+ 3x2 = 0derivando tendremos1 + 22 + 23x = 0
3.3. El Wronskiano
Suponiendo que las n funciones f1(x), f2(x), ...., fn(x) son diferenciales al menos (n1)veces, dentro de un intervaloa < x < b, entonces de la ecuacionc1f1 + c2f2 + ...+ cnfntiene como derivaciones sucesivas
c1f1 + c2f2 + ...+ cnfn = 0c1f1 + c2f
2 + ...+ cnf
n = 0c1f
n11 + c2f
n12 + ...+ cnf
n1n = 0
}= (3.3)
de aqu puede considerarse como un sistema en entorno ac1, ...., acn as mismo este no tiene solucion excepto enel caso en que todas las ciseannulasSieldeterminanteentornoaa() respecto c1, ....., cn no es nula, es decir tendremos(
f1 f2 ....fnf 1 f
2 ....f
n
fn11 fn12 ....fnn1
entoncesdiremosqlasfuncionesf1(x), f2(x), ..., fn(x) son linealmente independientes.
El determinante de los coeficientes del sistema () generalmente se denota por W es decir
W =
(f1 f2 ....fnf 1 f
2 ....f
n
fn11 fn12 ....fnn1
). (3.4)
y se llama Wronskiano de las funciones f1(x), ...., fn(x)Ejemplo:Demostrar que las funciones f1(x) = ex, f2(x) = e2x, f3(x) = e3x son linealmente independientesSolucion:sea el determinante :
0 =
(f1 f2 ....fnf 1 f
2 ....f
n
fn11 fn12 ....fnn1
). (3.5)
de aqu (ex e2x e3x
ex 2e2x 3e3x
ex 4e2x 9e3x
).
= 25e6x 23e6x = 2e6x(3.6)