5.4: Tareas- Introducción a las Ecuaciones Diferenciales
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- Describa lo mejor que pueda en este punto con sus propias palabras qué es una ecuación diferencial.
- Siguiendo el ejemplo de ganancias del capítulo anterior, si el número de empleados en una empresa está creciendo a un ritmo de\(0.05\) veces el número de empleados, ¿qué es una ecuación diferencial que describe esta situación?
\(E'(t) = 0.05 E(t)\).ans
- Verifique que la función\(f(x) = e^x - x - 1\) resuelva la ecuación diferencial:
\(f'(x) = f(x) + x\)
Vemos\[\begin{align*} f'(x) & = f(x) + x \\ e^x - 1 & = (e^x - x - 1) + x \\ e^x - 1 & = e^x - 1 \end{align*}\]
según se desee.
ans - Verifique que la función\(f(x) = 2 \sqrt{x}\) satisfaga la ecuación diferencial:
\(f'(x) = \frac{2}{f(x)}.\)
Vemossegún se desee.
ans - Para cada ecuación diferencial, encontrar\(f'(t)\) para el valor dado de\(t\), o estado no hay suficiente información.
- Supongamos\(f'(t) = 3 f(t) + 5\) y\(f(3) = -1\). Encuentra\(f'(3)\).
\(2\)ans
- Supongamos\(f'(t) = t + f(t)\), y\(f(7) = 1\). Encuentra\(f'(7)\).
\(8\)ans
- Supongamos\(f'(t) = \frac{1}{ \sqrt{f(t)} }\) y\(f(0) = 9\). Encuentra\(f'(0)\).
\(\frac{1}{3}\)ans
- Supongamos\(f'(t) = e^{-f(t)}\) y\(f(0) = 1\). Encuentra\(f'(1)\).
No hay suficiente información.ans
- Supongamos\(f'(t) = 3 f(t) + 5\) y\(f(3) = -1\). Encuentra\(f'(3)\).
- Para cada relación entre el valor de una función y su derivada, anote una ecuación diferencial. Por ejemplo, si dijera “una función está creciendo a una tasa igual a siete veces el valor de la función” escribirías\(f'(t) = 7 f(t)\).
- Una función está creciendo a una tasa igual al doble del valor de la función.
\(f'(t) = 2 f(t)\)ans
- Una función está creciendo a una tasa igual a la raíz cuadrada del valor de la función.
\(f'(t) = \sqrt{f(t)}\)ans
- Una función está creciendo a una tasa igual a\(t\) veces el valor de la función.
\(f'(t) = t f(t)\)ans
- Una función está acelerando a una velocidad igual a la suma del valor de la función y la rapidez con la que la función está creciendo.
\(f''(t) = f'(t) + f(t)\).ans
- Una función está creciendo a una tasa igual al doble del valor de la función.
- Verificar que la solución dada a cada ecuación diferencial sea correcta.
- Ecuación diferencial\(f'(t) = f(t) + 3\), solución\(f(t) = 3 e^t - 3\).
\[\begin{align*} f'(t) & = f(t) + 3 \\ \frac{d}{dt}(3e^t - 3) & = (3e^t - 3) + 3 \\ 3e^t & = 3e^t \end{align*}\]
ans - Ecuación diferencial\(f'(t) = 4\sqrt{f(t)}\), solución\(f(t) = 4 t^2\).
\[\begin{align*} f'(t) & = 4 \sqrt{f(t)} \\ \frac{d}{dt}(4 t^2) & = 4 \sqrt{4 t^2} \\ 8t & = 4(2t) \\ 8t & = 8t. \end{align*}\]
ans - Ecuación diferencial\(f'(t) = (f(t))^2\), solución\(f(t) = -t^{-1}\).
\[\begin{align*} f'(t) & = (f(t))^2 \\ \frac{d}{dt} (-t^{-1}) & = (-t^{-1})^2 \\ t^{-2} & = t^{-2} \end{align*}\]
ans - Ecuación diferencial\(f'(t) = e^{-f(t)}\), solución\(f(t) = \ln(t)\).
\[\begin{align*} f'(t) & = e^{-f(t)} \\ \frac{d}{dt} \ln(t) & = e^{-\ln(t)} \\ \frac{1}{t} & = \frac{1}{e^{\ln(t)}} \\ \frac{1}{t} & = \frac{1}{t} \end{align*}\]
ans
- Ecuación diferencial\(f'(t) = f(t) + 3\), solución\(f(t) = 3 e^t - 3\).