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Introducción:
 La solución general de una ecuación diferencial no
 homogénea de n-esimo orden en un intervalo I puede
 expresarse como:

 donde y1; y2; ….; yn conforman un conjunto
 fundamental de soluciones de la ecuación homogénea
 relacionada (su combinación lineal recibe usualmente
 el nombre de función complementaria, yc), c1; c2; ….;
 cn son constantes arbitrarias y yp es cualquier solución
 particular de la ecuación diferencial.
 De conocimientos previos se sabe que la función
  complementaria puede encontrarse resolviendo la
  ecuación diferencial lineal homogénea relacionada.
  Resta entonces, para encontrar la solución general del
  problema, encontrar una solución particular al mismo.
  Y es aquí, en la obtención de la forma de la solución
  particular, en donde puede utilizarse un operador
  anulador.
 Luego, para hallar los factores que dan pie a la solución
  particular explicita, puede usarse el método de
  coeficientes indeterminados.
 Para entender este método es necesario recordar el uso
 del operador diferencial D, que representa dy=dx, y de
 un operador diferencial de n-esimo orden (también
 operador polinomio) que se define como:
Tabla de anuladores
 El método requiere que la función de entrada b(x) sea
 solución de una ecuación diferencial homogénea a de
 coeficientes constantes M(y) = 0 y por tanto sea una
 suma de términos del tipo P(x)eax. De esto se elabora
 la siguiente tabla con los anuladores de distintas
 funciones:
 Encuentre la solución de y ´´´- 9y = 54.

 El polinomio característico de la ecuación homogénea relacionada tiene como
  raíces m1 = 3 y m2 = -3, de donde la función complementaria viene dada por
  yc = c1e3x + c2e-3x.

 Del lado derecho de la ecuación notamos que b(x) = 54, y por tanto el operador
  M(y) = Dy hace cero a b(x). Por otro lado, podemos expresar a L(y) en este
  ejemplo como L(y) = (D2 - 9)y.

 Luego, observamos que
  M(L(y)) = ML(y) = D(D2-9)y = D(54) = 0

 y las raíces del polinomio característico de esta nueva ecuación diferencial
  homogénea son m1 = 0, m2 = 3 y m3 = -3. Por tanto, una solución de esta
  ecuación deberá tener la forma y = c1 +c2e3x +c3e-3x. Pero los términos que
  involucran a e3x y a e-3x se encuentran repetidos, por lo que se eliminan. Por
  tanto, la forma de la solución particular es yp = A
Pasos del método del anulador.
 Se supone que una ecuación diferencial tiene coeficientes ,
   y la función b(x) consiste en sumas y productos finitos de
      constantes, polinomios, funciones exponenciales eax,
                   funciones trigonométricas.

 1. Encuentre la función complementaria yc para la
  ecuación homogénea L(y) = 0.

 2. Opere ambos lados de la ecuación no homogénea L(y) =
  b(x) con un operador diferencial M1 que anule la función
  b(x) .

 3. Determine la solución genera de la ecuación diferencial
  homogénea de orden superiorM1L(y) =0.
 4. Elimine de la solución del paso 3 los términos que se
  duplican en la solución complementaria yc encontrada en
  el paso 1. Forme una combinación lineal yp de los términos
  restantes. Esta es la forma de una solución particular de
  L(y) = b(x).

 5. Sustituya yp encontrada en el paso 4 en L(y) = b(x).
  Iguale los coeficientes de las distintas funciones en cada
  lado de la igualdad y resuelva el sistema resultante de
  ecuaciones a n de determinar los coeficientes desconocidos
  de yp.

 6. Con la solución particular encontrada en el paso 5, forme
  la solución general y = yc + yp de la ecuación diferencial
  que se proporciona.

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Método del anulador para ecuaciones diferenciales no homogéneas

  • 1.
  • 2. Introducción:  La solución general de una ecuación diferencial no homogénea de n-esimo orden en un intervalo I puede expresarse como:  donde y1; y2; ….; yn conforman un conjunto fundamental de soluciones de la ecuación homogénea relacionada (su combinación lineal recibe usualmente el nombre de función complementaria, yc), c1; c2; ….; cn son constantes arbitrarias y yp es cualquier solución particular de la ecuación diferencial.
  • 3.  De conocimientos previos se sabe que la función complementaria puede encontrarse resolviendo la ecuación diferencial lineal homogénea relacionada. Resta entonces, para encontrar la solución general del problema, encontrar una solución particular al mismo. Y es aquí, en la obtención de la forma de la solución particular, en donde puede utilizarse un operador anulador.  Luego, para hallar los factores que dan pie a la solución particular explicita, puede usarse el método de coeficientes indeterminados.
  • 4.  Para entender este método es necesario recordar el uso del operador diferencial D, que representa dy=dx, y de un operador diferencial de n-esimo orden (también operador polinomio) que se define como:
  • 5. Tabla de anuladores  El método requiere que la función de entrada b(x) sea solución de una ecuación diferencial homogénea a de coeficientes constantes M(y) = 0 y por tanto sea una suma de términos del tipo P(x)eax. De esto se elabora la siguiente tabla con los anuladores de distintas funciones:
  • 6.  Encuentre la solución de y ´´´- 9y = 54.  El polinomio característico de la ecuación homogénea relacionada tiene como raíces m1 = 3 y m2 = -3, de donde la función complementaria viene dada por yc = c1e3x + c2e-3x.  Del lado derecho de la ecuación notamos que b(x) = 54, y por tanto el operador M(y) = Dy hace cero a b(x). Por otro lado, podemos expresar a L(y) en este ejemplo como L(y) = (D2 - 9)y.  Luego, observamos que M(L(y)) = ML(y) = D(D2-9)y = D(54) = 0  y las raíces del polinomio característico de esta nueva ecuación diferencial homogénea son m1 = 0, m2 = 3 y m3 = -3. Por tanto, una solución de esta ecuación deberá tener la forma y = c1 +c2e3x +c3e-3x. Pero los términos que involucran a e3x y a e-3x se encuentran repetidos, por lo que se eliminan. Por tanto, la forma de la solución particular es yp = A
  • 7. Pasos del método del anulador.  Se supone que una ecuación diferencial tiene coeficientes , y la función b(x) consiste en sumas y productos finitos de constantes, polinomios, funciones exponenciales eax, funciones trigonométricas.  1. Encuentre la función complementaria yc para la ecuación homogénea L(y) = 0.  2. Opere ambos lados de la ecuación no homogénea L(y) = b(x) con un operador diferencial M1 que anule la función b(x) .  3. Determine la solución genera de la ecuación diferencial homogénea de orden superiorM1L(y) =0.
  • 8.  4. Elimine de la solución del paso 3 los términos que se duplican en la solución complementaria yc encontrada en el paso 1. Forme una combinación lineal yp de los términos restantes. Esta es la forma de una solución particular de L(y) = b(x).  5. Sustituya yp encontrada en el paso 4 en L(y) = b(x). Iguale los coeficientes de las distintas funciones en cada lado de la igualdad y resuelva el sistema resultante de ecuaciones a n de determinar los coeficientes desconocidos de yp.  6. Con la solución particular encontrada en el paso 5, forme la solución general y = yc + yp de la ecuación diferencial que se proporciona.