E.D. Homogénea de Segundo Orden

Una ecuación diferencial homogénea de segundo orden lineal, lleva términos de hasta la segunda derivada de una función. En el caso de coeficientes constantes, la ecuación tiene la forma

y puede resolverse por sustitución

La solución que se ajusta a la situación física específica, se obtiene sustituyendo la solución en la ecuación, y evaluando los diferentes coeficientes constantes, por medio de forzar la solución para que se adapte a las condiciones de contorno físico del problema en cuestión. Sustituyendo da

lo cual, lleva a una variedad de soluciones dependiendo de los valores de a y de b. En los problemas físicos, las condiciones de contorno determinan los valores de a y b y la solución a la ecuación cuadrática de λ, revela la naturaleza de la solución.

Caso I: Dos raices reales

Para valores de a y b, tales como

hay dos raices reales λ1 y λ2 que nos lleva a una solución general de la forma

Caso II: Una raiz real doble

Si a y b son tales que

entonces hay una raiz doble λ=-a/2 y la solución general única es

Case III: Raices Complejas Conjugadas

Para valores de a y b tales que

hay dos raices complejas conjugadas y la solución general es de la forma

La solución a la ecuación homogénea es por sí misma importante para muchas aplicaciones de física, y también es una parte de la solución de la ecuación no homogénea.

Aplicaciones

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Aplicaciones de Ecuaciones Diferenciales

A continuación se dan aplicaciones físicas de las ecuaciones diferenciales de segundo orden. Hay tambien muchas aplicaciones de ecuaciones diferenciales de primer orden.

Movimiento Armónico Simple:

Péndulo Simple:

Ecuación Acimutal, átomo de hidrógeno:

Perfil de Velocidad en un flujo de fluido.

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Aplicaciones de E.D. Homogénea de Primer Orden

La forma general de la solución de una ecuación diferencial homogénea se puede aplicar a una gran cantidad de problemas físicos.

Variación de la Presión Barométrica con la altitud:

Descarga de un Condensador

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