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Práctica 6 1º cuatrimestre 2008 ejercicio 2

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Bueno gente dentro de lo que deduje del enunciado (que seguro está mal) llegué a esta matriz, ahora bien el ejercicio no me interesa demasiado sino como encontrar la solución de este sistema de ecuaciones acopladas, me conformo con que la puedan resolver y si conocen un método general bienvenido sea:

$$\left(\begin{matrix}\frac{\partial x}{\partial t} \\\frac{\partial y}{\partial t} \end{matrix}\right) =\left(\begin{matrix} \frac{1}{100-t} & \frac{-2}{100+t} \\ \frac{-2}{100+t} & \frac{1}{100-t}\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}x \\ y\end{matrix}\right)$$

Con \(t\in\left(-20,20\left)\) para que no moleste el denominador.
Desde ya gracias gente, saludos!!!.

Fijate en ubacs.com.ar/wiki hay un apunte de como resolver esas cosas.
Basicamente la solucion es \(e^{\int_0^t A}\)

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Quimey

Sísí, lo miré y está buenísimo pero ese sirve para A a coeficientes constantes creo, pero por el teorema de existencia y unicidad existe una única solución para este. la pregunta es cuál?.
A me olvidaba :

$$\left(\begin{matrix}{x}_{0} \\ {y}_{0} \end{matrix}\right) =\left(\begin{matrix}100 \\ 0 \end{matrix}\right)$$
.

Ufffff!
Lo que me costo escribir esto.
Sirve exactamente igual para coeficientes que sean funciones.
El polinomio caracteristico de tu matriz es:

$$P(X)=(X-\frac{1}{100-t})^2 - (\frac{2}{100+t})^2 =(X-(\frac{1}{100-t}+\frac{2}{100+t}))(X-(\frac{1}{100-t}-\frac{2}{100+t}))$$
La ultima cuenta es haciendo diferencia de cuadrados. Ahi tenes los 2 autovalores (llamalos \(\lambda_1, \ \lambda_2\)), es claro que los autovectores correspondientes son (1,-1) y (1,1) resp. Luego si llamamos
$$C=\left( \begin{matrix} 1 && 1 \\ -1 && 1 \end{matrix}\right)$$
y A la de la ecuacion, vale que:
$$C^{-1}A C=\left( \begin{matrix} \lambda_1 && 0 \\ 0 && \lambda_2 \end{matrix}\right)=D$$
Resolvemos el sistema con D: \(y_i'(t)= \lambda_i(t)y_i(t)\) (con i=1,2) Este lo sabes resolver, \(y_i(t)=e^{y_i(0) \int_0^t \lambda_i(s)ds}\) Pero vos querias \(x'(t)=A(t)x(t)\), no importa lo que haces es: \(C^{-1}A =DC^{-1}\), multiplicando por \(C^{-1}\) lo que obtenes es: \((C^{-1}x)'=D(C^{-1}x)\) (recordando que derivar es lineal y C es constante) Tomas \(x=C y\) y esa te sirve, porque justamente habiamos construido a y para que pase eso. Todavia falta arreglar lo del dato inicial y hacer la cuenta de la integral, pero la forma es esta. Si queres la solucion, la pones en la compu y te da: \(x_1=(-200000000 - 4000000 t - 60000 t^2 - 400 t^3 - t^4)/(2 (-100 + t) (100 + t)^2)\)
$$x_2=(4000000 t + 60000 t^2 + 400 t^3 + t^4)/(2 (-100 + t) (100 + t)^2)$$
Y la forma de hacerlo es poner esto en el mathematica DSolve[{x'[t] == 1/(100 - t) x[t] - 2/(100 + t) y[t], y'[t] == 1/(100 - t) y[t] - 2/(100 + t) x[t], x[0] == 100, y[0] == 0}, {x, y}, t]