100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na je betaling Lees online óf als PDF Geen vaste maandelijkse kosten 4.2 TrustPilot
logo-home
College aantekeningen

Differential-Equations First Order Linear Differential Equations, guaranteed and verified 100% Pass

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
5
Geüpload op
29-12-2024
Geschreven in
2024/2025

Differential-Equations First Order Linear Differential Equations, guaranteed and verified 100% PassDifferential-Equations First Order Linear Differential Equations, guaranteed and verified 100% PassDifferential-Equations First Order Linear Differential Equations, guaranteed and verified 100% PassDifferential-Equations First Order Linear Differential Equations, guaranteed and verified 100% PassDifferential-Equations First Order Linear Differential Equations, guaranteed and verified 100% PassDifferential-Equations First Order Linear Differential Equations, guaranteed and verified 100% PassDifferential-Equations First Order Linear Differential Equations, guaranteed and verified 100% Pass

Meer zien Lees minder
Instelling
Math
Vak
Math









Oeps! We kunnen je document nu niet laden. Probeer het nog eens of neem contact op met support.

Geschreven voor

Instelling
Math
Vak
Math

Documentinformatie

Geüpload op
29 december 2024
Aantal pagina's
5
Geschreven in
2024/2025
Type
College aantekeningen
Docent(en)
Auroux, denis
Bevat
Alle colleges

Voorbeeld van de inhoud

1


First Order Linear Differential Equations
We will solve linear first order differential equations of the form:
𝑑𝑦
+ 𝑃(𝑥)𝑦 = 𝑄(𝑥)
𝑑𝑥
where 𝑃(𝑥) and 𝑄(𝑥) are continuous.


Notice that we can’t separate variables in this case. However, if we multiply the
entire equation by 𝜌(𝑥 ) = 𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 , called an integrating factor, something
interesting happens:
𝑑𝑦
𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 + 𝑃(𝑥 )𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 (𝑦) = 𝑄(𝑥)𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥
𝑑𝑥
𝑑
Notice that since (∫ 𝑃(𝑥 )𝑑𝑥) = 𝑃(𝑥) the LHS becomes:
𝑑𝑥

𝑑 𝑑𝑦
[𝑦𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 ] = 𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 ∙ + 𝑃(𝑥)𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 𝑦
𝑑𝑥 𝑑𝑥
𝑑
So, [𝑦𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 ] = 𝑄(𝑥)𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥
𝑑𝑥

and 𝑦𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 = ∫(𝑄(𝑥)𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 )𝑑𝑥 + 𝐶
𝑦 = 𝑒 − ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 [∫(𝑄(𝑥)𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 )𝑑𝑥 + 𝐶].


𝑑𝑦
Steps to solving + 𝑃(𝑥)𝑦 = 𝑄(𝑥):
𝑑𝑥

1. Calculate 𝜌(𝑥 ) = 𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥
2. Multiply the differential equation by 𝜌(𝑥 )
𝑑
3. Notice that [𝜌(𝑥 )𝑦] = 𝜌(𝑥 )𝑄(𝑥)
𝑑𝑥
4. Integrate both sides: 𝜌(𝑥 )𝑦 = ∫ 𝜌(𝑥 )𝑄(𝑥)𝑑𝑥 + 𝐶
1
5. 𝑦 = [∫ 𝜌(𝑥 )𝑄 (𝑥 )𝑑𝑥 + 𝐶]
𝜌(𝑥)

, 2


Ex. Solve 2𝑥𝑦 ′ + 𝑦 = 10√𝑥 , for 𝑥 > 0.


𝑑𝑦
Start by putting the equation in the form + 𝑃(𝑥)𝑦 = 𝑄(𝑥):
𝑑𝑥
1 5
𝑦 ′ + 2𝑥 𝑦 =
√𝑥


1 5
So 𝑃 (𝑥 ) = , 𝑄 (𝑥 ) =
2𝑥 √𝑥
1 1 1 1
∫2𝑥𝑑𝑥 ln 𝑥
𝜌(𝑥 ) = 𝑒 ∫ 𝑃(𝑥)𝑑𝑥 =𝑒 =𝑒 2 = (𝑒 ln 𝑥 )2 =𝑥 2

1
Note: Any antiderivative of will work and |𝑥 | = 𝑥 > 0.
2𝑥


1 5
Multiply 𝑦 ′ + 2𝑥 𝑦 = by √𝑥
√𝑥
1
√𝑥𝑦 ′ + 2√𝑥 𝑦 = 5


𝑑 1
Now notice (√𝑥𝑦) = √𝑥𝑦 ′ + 𝑦 so,
𝑑𝑥 2√𝑥
𝑑
(√𝑥𝑦) = 5
𝑑𝑥



Now integrate both sides:

√𝑥𝑦 = ∫ 5𝑑𝑥 = 5𝑥 + 𝐶
1 𝐶
𝑦= (5𝑥 + 𝑐 ) = 5√𝑥 + general solution.
√ 𝑥 √𝑥
$11.39
Krijg toegang tot het volledige document:

100% tevredenheidsgarantie
Direct beschikbaar na je betaling
Lees online óf als PDF
Geen vaste maandelijkse kosten

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
sudoexpert119

Ook beschikbaar in voordeelbundel

Thumbnail
Voordeelbundel
Differential Equations Full Course Notes
-
18 2024
$ 205.02 Meer info

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
sudoexpert119 Harvard University
Bekijk profiel
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
0
Lid sinds
1 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
411
Laatst verkocht
-
A+ Smart Scholars Studio

Ace your exams with trusted, expertly crafted resources built for top-tier results.

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen