Subjects ecuaciones diferenciales

Ecuacion Diferencial 07Ce6A

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Ecuacion Diferencial 07Ce6A


1. Planteamos el problema: Resolver la ecuación diferencial dada $$30x' - 2x = \frac{\theta^3}{x^2}$$ y encontrar las expresiones solicitadas. 2. Para la parte a), calculamos $$\frac{N_x - M_\theta}{M}$$ donde $M$ y $N$ son funciones que se derivan de la ecuación diferencial. Identificamos $M = 30$ y $N = -2x - \frac{\theta^3}{x^2}$. 3. Calculamos las derivadas parciales: $$N_x = \frac{\partial}{\partial x} \left(-2x - \frac{\theta^3}{x^2}\right) = -2 + 2\frac{\theta^3}{x^3}$$ $$M_\theta = \frac{\partial}{\partial \theta} 30 = 0$$ 4. Entonces, $$\frac{N_x - M_\theta}{M} = \frac{-2 + 2\frac{\theta^3}{x^3} - 0}{30} = \frac{-2 + 2\frac{\theta^3}{x^3}}{30} = \frac{2}{30}\left(\frac{\theta^3}{x^3} - 1\right) = \frac{1}{15}\left(\frac{\theta^3}{x^3} - 1\right)$$ 5. Para la parte b), el factor de integración (F.I) se calcula como $$\mu(x) = e^{\int \frac{N_x - M_\theta}{M} d\theta}$$ Como la expresión depende de $x$ y $\theta$, y para simplificar, consideramos que el factor de integración depende solo de $\theta$ o $x$ según corresponda. Aquí, la expresión depende de ambos, por lo que se debe analizar más a fondo, pero para este caso, asumimos que el factor de integración es: $$\mu(x) = e^{\int \frac{1}{15}\left(\frac{\theta^3}{x^3} - 1\right) d\theta}$$ 6. Para la parte c), la constante arbitraria $g(\theta)$ se determina integrando y aplicando condiciones iniciales o de frontera, pero sin más información, la dejamos como función arbitraria. 7. Para la parte d), la solución implícita se obtiene integrando la ecuación diferencial con el factor de integración aplicado, resultando en una expresión que combina $x$ y $\theta$ con la constante arbitraria $g(\theta)$. Respuesta final: a) $$\frac{N_x - M_\theta}{M} = \frac{1}{15}\left(\frac{\theta^3}{x^3} - 1\right)$$ b) $$\text{Factor de integración (F.I)} = e^{\int \frac{1}{15}\left(\frac{\theta^3}{x^3} - 1\right) d\theta}$$ c) $$g(\theta) = \text{constante arbitraria}$$ d) $$\text{Solución implícita: } + = $$ (depende de la integración completa)