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Ecuaciones Diferenciales Laboratorio Final Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010 Grupo: Matr´ ıcula: Nombre: Tipo:1 1. Utilizando la sustituci´ on y = ux 2 resuelva la EDO: y 0 =7 x 3 +2 y x A y =C+7 x 3 B y =C x 2 +7 x 4 C y =7 x 2 +C x 4 D y =C+7 x 2 E y =C x 2 + 7 2 x 4 2. Indique cu´ al de las opciones siguientes es la ecuaci´ on subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y 0 (0) = 5 con ecuaci´ on: 10 y - 7 y 0 + y 00 =5 e 2 t A Y (s)= 5+5 s (-2+s) (10-7 s+s 2 ) B Y (s)= -5+5 s (-2+s) (10+7 s+s 2 ) C Y (s)= 5+5 s 10-7 s+s 2 D Y (s)= -5+5 s (-2+s) (10-7 s+s 2 ) 3. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con 60mg de ese material se observ´ o que despu´ es de 11 a˜ nos solamente permanec´ ıa el 80 por ciento de la sustancia. Indique la opci´ on que contiene la vida media de tal material. A t media =6.875a˜ nos. B t media = 34.1691a˜ nos. C t media = 17.0846a˜ nos. D t media = 68.3382a˜ nos. 4. En un circuito serie RC con C = 1 120 H, R = 300Ω, y E(t)= 3 para 0 t< 3 -3 para 3 t< 6 0 para 6 t donde E(t) est´ a en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0 C Respuesta: 5. Se estima que la poblaci´ on de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblaci´ on mundial se estim´ o en 2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblaci´ on en cada momento, estime el a˜ no en el que la poblaci´ on sea de 2800 millones. Respuesta:

Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:1

1. Utilizando la sustitucion y = ux2 resuelva la EDO:

y′ = 7x3 + 2y

x

A y = C + 7x3

B y = Cx2 + 7x4

C y = 7x2 + Cx4

D y = C + 7x2

E y = Cx2 + 72 x

4

2. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 5

con ecuacion:

10 y − 7 y′ + y′′ = 5 e2 t

A Y (s) = 5+5 s(−2+s) (10−7 s+s2)

B Y (s) = −5+5 s(−2+s) (10+7 s+s2)

C Y (s) = 5+5 s10−7 s+s2

D Y (s) = −5+5 s(−2+s) (10−7 s+s2)

3. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 11 anos solamente permanecıa el 80 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 6.875anos.

B tmedia = 34.1691anos.

C tmedia = 17.0846anos.

D tmedia = 68.3382anos.

4. En un circuito serie RC con C = 1120H, R = 300Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 3

−3 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

5. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo en

2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en el

que la poblacion sea de 2800 millones.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 1 2

6. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 5 cos(5x) + 6 sen(5x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 19 (−5 cos(5x) + 6 sen(5x))

B y = C1 cos(4x) + 19 (−5 cos(4x)− 6 sen(4x)) + C2 sen(4x)

C y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 19 (5 cos(5x) + 6 sen(5x))

D y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 19 (−5 cos(5x)− 6 sen(5x))

7. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(8 e(9+6 x) + 2 y

)dx+

(9 e(6+3 y) + 2x

)dy = 0

A 43 e

(9+6 x) + 3 e(6+3 y) + 2x y = C

B 43 e

(9+6 x) + 3 e(6+3 y) + x+ 2 y = C

C 43 e

(9+6 x) + 6 e(6+3 y) x y = C

D 3 e(6+3 y) + 83 e

(9+6 x) x y = C

8. Un cuerpo con peso de 10 libras cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

9. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

10 + 2 s+ s2

Respuesta:

10. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.4

metros bajo la superficie es de 40 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.4 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

11. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

12. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 12− 6x− 2 y + x y

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 1 3

13. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = 1(64+s2)2

B F (s) = 1(−64+s2)2

C F (s) = s(64+s2)2

D F (s) = s(−64+s2)2

14. Un tanque inicialmente tiene 300 galones de agua limpia, pero una solucion de sal de concentracion desconocida se vierte a

un ritmo de 5 galones por minuto. Si a la vez que se vierte se extrae solucion a la misma velocidad y si al cabo de 20 minutos

la concentracion en el tanque fue de 0.3 libras de sal por galon, determine la concentracion de la solucion vertida (en libras

por galon).

Respuesta:

15. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 152 de pulgada, tiene una radio de 13

8 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 2.55319

B 7.65957

C 3.82979

D 1.2766

16. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 14 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

17. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 75 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

18. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = 16+s2

−16+s2

B F (s) = 8 s(−16+s2)2

C F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 1 4

D F (s) = (16 + s2)−1

20. Dado que y1 = e−5x y y2 = xe−5x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

25 y + 10 y′ + y′′ =1

xe−5 x

A y = −x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + ln(x)

B y = x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − x ln(x) e−5 x

C y = x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − ln(x)

D y = −x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + x ln(x) e−5 x

21. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

2x y +(1 + x2

)y′ = 9x (1 + x2)

4

A y = − 910 (1 + x2)

−4+ C

(1 + x2

)B y = C

1+x2 + 910 (1 + x2)

4

C y = C(1 + x2

)− 9

10 (1 + x2)6

D y = C(1 + x2

)+ 9

10 (1 + x2)6

22. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por el inspector Nunez exactamente a las 8:00 PM,

estando alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 31oC. Dos horas mas tarde, el inspector anoto que

la temperatura del cuerpo era de 27o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 20o C, determine la hora a la

cual el asesinato ocurrio. Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

23. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 6 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

24. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 4 y y′′

A y5 = 1024 + 5 x√2

B y = 4 e14 x

C y34 = 2

√2 + 3

4 x

D y34 = 2

√2 + 3

4x√2

25. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 12 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 1 5

B y(t) = 5 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 5 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 5 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

E y(t) = 5 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:2

1. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −2 + x+ C1 e2 x + C2 e

5 x

Respuesta:

2. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 56 de pulgada, tiene un lado de 1

4 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 8.57143

B 4.28571

C 0.714286

D 1.42857

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

9x y +(16 + x2

)y′ = 4x (16 + x2)

4

A y = C (16 + x2)92 − 4

17 (16 + x2)13

B y = C

(16+x2)92

+ 417 (16 + x2)

4

C y = − 417 (16 + x2)

−4+ C (16 + x2)

92

D y = C (16 + x2)92 + 4

17 (16 + x2)13

4. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 33oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 27o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 22o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

5. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

16 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 4 cos(4 t) + 18 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

8 (1− cos(4 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 2 2

B y(t) = 4 cos(4 t) + 116 (1 + cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1 + cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = sen(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 cos(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

E y(t) = 4 cos(4 t) + 116 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(8 t)) U2π(t)

6. Un recipiente contiene 40 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 3 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.4 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

40 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 3 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 50 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

7. En un circuito serie RC con C = 1400H, R = 600Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 2

−2 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

8. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 5 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 56 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

9. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(2 t)− cos(5 t)

t

A F (s) = s4+s2 + s

25+s2

B F (s) = 12 ln( 25+s2

4+s2 )

C F (s) = ln( 2+s5+s )

D F (s) = s4+s2 −

s25+s2

10. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 4 y3

x3

A −x2

y2 = C + 4 ln(x)

B − 1y2 = C− 4 ln(x)

C y2 = x2 (C− 8 ln(x))

D x2

y2 = C + 4 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 2 3

E x2

y2 = C− 8 ln(x)

11. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.1

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.1 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

12. Un cuerpo con peso de 3 libras cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

13. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 1 por ciento y que hay 250 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 4

horas?

Respuesta:

14. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e6 y + e(3 x+6 y)

A e6 y = C + 2 e3 x − 6x

B y = C + 3 e3 x

C y = C + 13 e

3 x

D e6 y = −6 + C + 2 e3 x

E e−6 y = C− 2 e3 x + 6x

F e−6 y = C− 12 e

3 x + 16 x

15. Dado que y1 = e−5x y y2 = xe−5x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

25 y + 10 y′ + y′′ =1

xe−5 x

A y = x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − x ln(x) e−5 x

B y = −x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + x ln(x) e−5 x

C y = −x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + ln(x)

D y = x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − ln(x)

16. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 4 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

17. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + 2x y + y3 = 0

B x2 + 2x y + y2 = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 2 4

C x2 + y2 = 0

D x3 + 3x y + y3 = 0

E x2 + 3x y + y2 = 0

F x2 + x y + y2 = 0

G x3 + x y + y3 = 0

H x3 + y3 = 0

18. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 600 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

19. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 58 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

20. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 14 ) = 1 y y′( 1

4 ) = 8 a la ED:

y′′ =4 y′√y

Respuesta:

21. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

22. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

23. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−1 + 3 s

−s+ s3

Respuesta:

24. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 7 y ED:

2 y + y′ = t cos(5 t) + sen(5 t) e3 t

A Y (s) =7+ 2 s2

(25+s2)2−(25+s2)−1

+ −3+s

34−6 s+s2

2+s

B Y (s) =7+ 10 s

(25+s2)2+ 5

34−6 s+s2

2+s

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 2 5

C Y (s) =7+ 2 s2

(25+s2)2−(25+s2)−1

+ 534+6 s+s2

2+s

D Y (s) =7+ 2 s2

(25+s2)2−(25+s2)−1

+ 534−6 s+s2

2+s

25. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(6 t)

A F (s) = 36+s2

(−36+s2)2

B F (s) = 12 s(−36+s2)2

C F (s) = 36+s2

−36+s2

D F (s) = (36 + s2)−1

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:3

1. Un tanque inicialmente tiene 120 galones de agua limpia, pero una solucion de sal de concentracion desconocida se vierte a

un ritmo de 3 galones por minuto. Si a la vez que se vierte se extrae solucion a la misma velocidad y si al cabo de 25 minutos

la concentracion en el tanque fue de 0.3 libras de sal por galon, determine la concentracion de la solucion vertida (en libras

por galon).

Respuesta:

2. En un circuito serie RC con C = 3800H, R = 400Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 4

−4 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

3. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 7 y ED:

2 y + y′ = t cos(4 t) + sen(4 t) e6 t

A Y (s) =7+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ −6+s

52−12 s+s2

2+s

B Y (s) =7+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ 452+12 s+s2

2+s

C Y (s) =7+ 8 s

(16+s2)2+ 4

52−12 s+s2

2+s

D Y (s) =7+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ 452−12 s+s2

2+s

4. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.5

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 60 por ciento de Io?

Respuesta:

5. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 9 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 94 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

6. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6

√x

y

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 3 2

7. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)B y = e

∫1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

C y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

D y =C+

∫ cos(x)x dx

x

8. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.4 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

9. Un cuerpo con peso de 7 libras cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

10. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 5 por ciento y que hay 200 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 4

horas?

Respuesta:

11. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 6 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

12. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 6 y3

x3

A − 1y2 = C− 6 ln(x)

B −x2

y2 = C + 6 ln(x)

C x2

y2 = C− 12 ln(x)

D y2 = x2 (C− 12 ln(x))

E x2

y2 = C + 6 ln(x)

13. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 600 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 3 3

14. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

16 y − 8 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

15. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

4t sen(2 t)

A F (s) = 1(4+s2)2

B F (s) = 1(−4+s2)2

C F (s) = s(4+s2)2

D F (s) = s(−4+s2)2

16. En 1964, cientıficos sovieticos hicieron un nuevo elemento, mediante el bombardeo de atomos de plutonio, el cual tenıa

numero atomico 104. La vida media de este elemento llamado E104 es de 0.15 segundos. Si es producido a un ritmo de

52× 10−5 microgramos por segundo y bajo el supuesto que no habıa presente tal material , Cuantos microgramos habrıa al

cabo de 50 segundos?

Respuesta:

17. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 5 y y′′

A y45 = 5

45 + 4

5 x

B y = 5 e15 x

C y6 = 15625 + 6 x

515

D y45 = 5

45 + 4

5x

515

18. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 196 de pulgada, tiene una radio de 13

12 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 3.04

B 1.52

C 9.12

D 4.56

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(6 t)

A F (s) = 12 s(−36+s2)2

B F (s) = 36+s2

−36+s2

C F (s) = (36 + s2)−1

D F (s) = 36+s2

(−36+s2)2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 3 4

20. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

50 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(7 t)− sen(7 t)) e−t

B f(t) = cos(7 t)− sen(7 t)

C f(t) = (cos(7 t)− 17 sen(7 t)) e−t

D f(t) = cos(7 t)− 17 sen(7 t)

21. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (5x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−5 (csc(5x) sec(5x) + tan(5x)) y′ + y′′ = tan(5x)

A yp = 15 x+ 1

25 tan(5x)

B yp = x+ tan(5x)

C yp = − 15 x−

15 tan(5x)

D yp = − 15 x+ 1

5 tan(5x)

E yp = − 15 x+ 1

25 tan(5x)

F yp = 15 x+ 1

5 tan(5x)

22. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 5 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 5 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 5 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

D y(t) = 5 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 52 sen(2 t) + 1

4 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 14 (1− cos(2 t)) U2π(t)

24. Todos los dıas la maestra Salinas toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 130oF en un cuarto

que esta a 75oF. Sin embargo, la maestra Salinas nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 97oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

25. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(8 e(3+8 x) + 6 y

)dx+

(9 e(4+9 y) + 6x

)dy = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 3 5

A e(4+9 y) + 6 e(3+8 x) x y = C

B e(3+8 x) + e(4+9 y) + x+ 6 y = C

C e(3+8 x) + 6 e(4+9 y) x y = C

D e(3+8 x) + e(4+9 y) + 6x y = C

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:4

1. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 5 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

2. Todos los dıas el maestro Flores toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 120oF en un cuarto

que esta a 67oF. Sin embargo, el maestro Flores nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 95oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

3. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 2 + x+ C1 e4 x + C2 e

5 x

Respuesta:

4. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 100 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

5. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

6. Un recipiente contiene 70 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.04 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion

del tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 70 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

7. En un circuito serie RC con C = 3500H, R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 3

−4 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 4 2

8. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y = 3 e13 x

B y23 = 3

23 + 2

3x

313

C y23 = 3

23 + 2

3 x

D y4 = 81 + 4 x

313

9. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

5x y +(25 + x2

)y′ = x (25 + x2)

6

A y = C

(25+x2)52

+ 117 (25 + x2)

6

B y = C (25 + x2)52 − 1

17 (25 + x2)11

C y = C (25 + x2)52 + 1

17 (25 + x2)11

D y = − 117 (25 + x2)

−6+ C (25 + x2)

52

10. Dado que y1 = e−3x y y2 = xe−3x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

9 y + 6 y′ + y′′ =1

xe−3 x

A y = x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − ln(x)

B y = x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − x ln(x) e−3 x

C y = −x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + ln(x)

D y = −x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + x ln(x) e−3 x

11. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

64 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 38 sen(8 t) + 1

64 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 164 (1− cos(8 t)) U2π(t)

B y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1 + cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1 + cos(8 t)) U2π(t)

C y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(8 t)) U2π(t)

D y(t) = 3 cos(8 t) + 132 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

32 (1− cos(8 t)) U2π(t)

E y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1− cos(16 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(16 t)) U2π(t)

12. Un cuerpo con peso de 10 libras cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 4 3

13. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se sextuplica en 3 anos, cuantos anos demorara en septuplicarse?

A 3.5

B 5.25

C 3.2581

D 6.79412

14. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(6 e(6+2 x) + 7 y

)dx+

(3 e(4+9 y) + 7x

)dy = 0

A 13 e

(4+9 y) + 21 e(6+2 x) x y = C

B 3 e(6+2 x) + 73 e

(4+9 y) x y = C

C 3 e(6+2 x) + 13 e

(4+9 y) + x+ 7 y = C

D 3 e(6+2 x) + 13 e

(4+9 y) + 7x y = C

15. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(7 t)

A F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

B F (s) = 49+s2

−49+s2

C F (s) = 14 s(−49+s2)2

D F (s) = (49 + s2)−1

16. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 3 y3

x3

A x2

y2 = C− 6 ln(x)

B − 1y2 = C− 3 ln(x)

C −x2

y2 = C + 3 ln(x)

D x2

y2 = C + 3 ln(x)

E y2 = x2 (C− 6 ln(x))

17. En 1964, cientıficos sovieticos hicieron un nuevo elemento, mediante el bombardeo de atomos de plutonio, el cual tenıa

numero atomico 104. La vida media de este elemento llamado E104 es de 0.15 segundos. Si es producido a un ritmo de

55× 10−5 microgramos por segundo y bajo el supuesto que no habıa presente tal material , Cuantos microgramos habrıa al

cabo de 60 segundos?

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 4 4

18. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = s(−64+s2)2

B F (s) = 1(−64+s2)2

C F (s) = 1(64+s2)2

D F (s) = s(64+s2)2

19. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

65 + 2 s+ s2

Respuesta:

20. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.9

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 60 por ciento de Io?

Respuesta:

21. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos y si

inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

22. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 6 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

23. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8

con ecuacion:

24 y − 11 y′ + y′′ = 8 e3 t

A Y (s) = −16+8 s(−3+s) (24−11 s+s2)

B Y (s) = 16+8 s(−3+s) (24−11 s+s2)

C Y (s) = −16+8 s(−3+s) (24+11 s+s2)

D Y (s) = 16+8 s24−11 s+s2

24. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6

√x

y

Respuesta:

25. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 34 de pulgada, tiene un lado de 5

12 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 6.75

B 13.5

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 4 5

C 2.25

D 1.125

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:5

1. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−27− 21 s

−9 s+ s3

Respuesta:

2. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

64 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(8 t)) U2π(t)

B y(t) = 3 cos(8 t) + 132 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

32 (1− cos(8 t)) U2π(t)

C y(t) = 38 sen(8 t) + 1

64 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 164 (1− cos(8 t)) U2π(t)

D y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1− cos(16 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(16 t)) U2π(t)

E y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1 + cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1 + cos(8 t)) U2π(t)

3. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 6 y ED:

4 y + y′ = t cos(4 t) + sen(4 t) e6 t

A Y (s) =6+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ 452+12 s+s2

4+s

B Y (s) =6+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ −6+s

52−12 s+s2

4+s

C Y (s) =6+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ 452−12 s+s2

4+s

D Y (s) =6+ 8 s

(16+s2)2+ 4

52−12 s+s2

4+s

4. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.8

metros bajo la superficie es de 60 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 70 por ciento de Io?

Respuesta:

5. En un circuito serie RC con C = 1400H, R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 5

−2 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 5 2

6. Un recipiente contiene 40 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.04 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 6 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion

del tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 40 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

7. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + 3x y + y3 = 0

B x3 + x y + y3 = 0

C x2 + 2x y + y2 = 0

D x2 + 3x y + y2 = 0

E x2 + x y + y2 = 0

F x3 + y3 = 0

G x2 + y2 = 0

H x3 + 2x y + y3 = 0

8. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

25 y + y′′ = 6 cos(4x) + 8 sen(4x)

A y = C1 cos(5x) + 19 (6 cos(4x)− 8 sen(4x)) + C2 sen(5x)

B y = C1 cos(5x) + 19 (−6 cos(4x)− 8 sen(4x)) + C2 sen(5x)

C y = C1 cos(5x) + 19 (6 cos(4x) + 8 sen(4x)) + C2 sen(5x)

D y = C1 cos(5x) + C2 sen(5x) + 19 (6 cos(5x) + 8 sen(5x))

9. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 19 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 193 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

10. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(2 t)− cos(5 t)

t

A F (s) = s4+s2 −

s25+s2

B F (s) = 12 ln( 25+s2

4+s2 )

C F (s) = ln( 2+s5+s )

D F (s) = s4+s2 + s

25+s2

11. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en dicho

instante. Si su poblacion inicial de 900 aumenta 15 % en 9 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la poblacion

dentro de 54 anos?

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 5 3

A 6210.

B 12420.

C 12054.7

D 2081.75

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = − 14 x−

14 tan(4x)

B yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

C yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

D yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

E yp = x+ tan(4x)

F yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

13. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

14. Todos los dıas la maestra Salinas toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 110oF en un cuarto

que esta a 69oF. Sin embargo, la maestra Salinas nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 96oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 5 libras cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

16. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(8 t)

A F (s) = (64 + s2)−1

B F (s) = 16 s(−64+s2)2

C F (s) = 64+s2

−64+s2

D F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

17. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 5 4

A y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

B y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

C y =C+

∫ cos(x)x dx

x

D y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)18. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 11

4 de pulgada, tiene una radio de 56 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 2.86957

B 1.43478

C 4.30435

D 8.6087

19. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 7

√x

y

Respuesta:

20. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

21. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 4 y2

x2

A −xy = C + ln(4x)

B yx = C− 4 ln(x)

C xy = C + 4 ln(x)

D − 1y = C + 4 ln(x)

E − 1u = C + 4 ln(x)

F −xy = C + ln(x4)

22. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 5 5

23. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 4 horas tenıa una profundidad de 8 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 13.6569 horas

B 20.4853 horas

C 4 horas adicionales

D 6. horas

24. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5900 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.526786

B 0.361331

C 0.790179

D 0.481774

25. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)3) y′′ = 7

A 3 z (−1 + ln(z)) = 7x+ C1

B∫z ln(z) dz = 7

3 y

C ln(z) = (23 )

12 (7x+ C1)

12

D 3 (−z + z ln(z)) = 7 y + C1

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:6

1. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 4 hrs el numero de bacterias estimado es 76N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se triplique.

A 28.5075

B 10.2857

C 14.2537

D 48.

2. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

3. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

4t sen(2 t)

A F (s) = s(4+s2)2

B F (s) = 1(−4+s2)2

C F (s) = 1(4+s2)2

D F (s) = s(−4+s2)2

4. Todos los dıas la maestra Salinas toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 110oF en un cuarto

que esta a 66oF. Sin embargo, la maestra Salinas nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 97oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

5. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.5 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

6. Un recipiente contiene 70 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 6 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.3 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

70 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 6 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 20 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 6 2

7. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 2 y2

x2

A − 1y = C + 2 ln(x)

B −xy = C + ln(x2)

C − 1u = C + 2 ln(x)

D xy = C + 2 ln(x)

E yx = C− 2 ln(x)

F −xy = C + ln(2x)

8. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

36 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 5 cos(6 t) + 136 (1− cos(12 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(12 t)) U2π(t)

B y(t) = 5 cos(6 t) + 118 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

18 (1− cos(6 t)) U2π(t)

C y(t) = 5 cos(6 t) + 136 (1 + cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1 + cos(6 t)) U2π(t)

D y(t) = 5 cos(6 t) + 136 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(6 t)) U2π(t)

E y(t) = 56 sen(6 t) + 1

36 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 136 (1− cos(6 t)) U2π(t)

9. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y + y′′ = 2 cos(8x) + 5 sen(8x)

A y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 115 (2 cos(8x) + 5 sen(8x))

B y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 115 (−2 cos(8x) + 5 sen(8x))

C y = C1 cos(7x) + 115 (−2 cos(7x)− 5 sen(7x)) + C2 sen(7x)

D y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 115 (−2 cos(8x)− 5 sen(8x))

10. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 10 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

11. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5800 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.365831

B 0.487774

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 6 3

C 0.776786

D 0.517857

12. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

82 + 2 s+ s2

Respuesta:

13. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6

con ecuacion:

42 y − 13 y′ + y′′ = 6 e7 t

A Y (s) = 36+6 s(−7+s) (42−13 s+s2)

B Y (s) = −36+6 s(−7+s) (42+13 s+s2)

C Y (s) = −36+6 s(−7+s) (42−13 s+s2)

D Y (s) = 36+6 s42−13 s+s2

14. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e8 y + e(2 x+8 y)

A e8 y = C + 4 e2 x − 8x

B e−8 y = C− 4 e2 x + 8x

C y = C + 2 e2 x

D e−8 y = C− 14 e

2 x + 18 x

E y = C + 12 e

2 x

F e8 y = −8 + C + 4 e2 x

15. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(7 t)

A F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

B F (s) = 49+s2

−49+s2

C F (s) = 14 s(−49+s2)2

D F (s) = (49 + s2)−1

16. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

A y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 6 4

B y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

C y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

D y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

17. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 7 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 79 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

18. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

3x y +(25 + x2

)y′ = x (25 + x2)

5

A y = C (25 + x2)32 + 1

13 (25 + x2)8

B y = C (25 + x2)32 − 1

13 (25 + x2)8

C y = − 113 (25 + x2)

−5+ C (25 + x2)

32

D y = C

(25+x2)32

+ 113 (25 + x2)

5

19. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.6

metros bajo la superficie es de 60 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.6 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

20. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(4 e(8+7 x) + 9 y

)dx+

(5 e(3+6 y) + 9x

)dy = 0

A 47 e

(8+7 x) + 56 e

(3+6 y) + 9x y = C

B 56 e

(3+6 y) + 367 e

(8+7 x) x y = C

C 47 e

(8+7 x) + 152 e

(3+6 y) x y = C

D 47 e

(8+7 x) + 56 e

(3+6 y) + x+ 9 y = C

21. En un circuito serie RC con C = 1600H, R = 600Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

22. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)6) y′′ = 3

A∫z ln(z) dz = 1

2 y

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 6 5

B 6 (−z + z ln(z)) = 3 y + C1

C ln(z) = (3 x+C1)12√

3

D 6 z (−1 + ln(z)) = 3x+ C1

23. Un cuerpo con peso de 8 libras cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

24. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 134 de pulgada, tiene una radio de 17

10 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 4.19355

B 2.09677

C 6.29032

D 12.5806

25. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:7

1. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

B yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

C yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

D yp = − 13 x−

13 tan(3x)

E yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

F yp = x+ tan(3x)

2. Un cuerpo con peso de 7 libras cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

3. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(3 t) + cos(6 t)

t

A F (s) = ln( 6+s3+s )

B F (s) = − s9+s2 + s

36+s2

C F (s) = s9+s2 + s

36+s2

D F (s) = 12 ln( 9+s2

36+s2 )

4. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y =C+

∫ cos(x)x dx

x

B y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)C y =

C+∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

D y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

5. Todos los dıas la maestra Salinas toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 120oF en un cuarto

que esta a 72oF. Sin embargo, la maestra Salinas nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 94oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 7 2

6. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

4 y + y′′ = 7 cos(8x) + 2 sen(8x)

A y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 160 (−7 cos(8x)− 2 sen(8x))

B y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 160 (7 cos(8x) + 2 sen(8x))

C y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 160 (−7 cos(8x) + 2 sen(8x))

D y = C1 cos(2x) + 160 (−7 cos(2x)− 2 sen(2x)) + C2 sen(2x)

7. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 14 ) = 1 y y′( 1

4 ) = 8 a la ED:

y′′ =4 y′√y

Respuesta:

8. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 8 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

9. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

36 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 76 sen(6 t) + 1

36 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 136 (1− cos(6 t)) U2π(t)

B y(t) = 7 cos(6 t) + 136 (1− cos(12 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(12 t)) U2π(t)

C y(t) = 7 cos(6 t) + 136 (1 + cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1 + cos(6 t)) U2π(t)

D y(t) = 7 cos(6 t) + 118 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

18 (1− cos(6 t)) U2π(t)

E y(t) = 7 cos(6 t) + 136 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(6 t)) U2π(t)

10. Un recipiente contiene 60 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 4 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.5 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

60 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 4 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 40 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

11. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8

con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 8 e7 t

A Y (s) = −48+8 s(−7+s) (56−15 s+s2)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 7 3

B Y (s) = −48+8 s(−7+s) (56+15 s+s2)

C Y (s) = 48+8 s56−15 s+s2

D Y (s) = 48+8 s(−7+s) (56−15 s+s2)

12. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(9 t)

A F (s) = (81 + s2)−1

B F (s) = 81+s2

−81+s2

C F (s) = 81+s2

(−81+s2)2

D F (s) = 18 s(−81+s2)2

13. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(2 t)− 12 sen(2 t)) e−t

B f(t) = cos(2 t)− sen(2 t)

C f(t) = (cos(2 t)− sen(2 t)) e−t

D f(t) = cos(2 t)− 12 sen(2 t)

14. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5350 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.386785

B 0.515714

C 0.716518

D 0.477679

15. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 600 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

16. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + x y + y3 = 0

B x2 + 2x y + y2 = 0

C x3 + y3 = 0

D x3 + 3x y + y3 = 0

E x2 + x y + y2 = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 7 4

F x2 + y2 = 0

G x2 + 3x y + y2 = 0

H x3 + 2x y + y3 = 0

17. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 1514 de pulgada, tiene una radio de 19

20 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 26.4706

B 8.82353

C 17.6471

D 52.9412

18. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

19. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.9 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

20. Utilizando la sustitucion y = ux2 resuelva la EDO:

y′ = 5x3 + 2y

x

A y = C + 5x2

B y = Cx2 + 5x4

C y = 5x2 + Cx4

D y = C + 5x3

E y = Cx2 + 52 x

4

21. En un circuito serie RC con C = 1500H, R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 4

−2 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

22. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 18 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 7 5

23. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.1

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 40 por ciento de Io?

Respuesta:

24. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 8

√x

y

Respuesta:

25. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 1 hr el numero de bacterias estimado es 32N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se sextuplique.

A 10.

B 4.41902

C 2.20951

D 4.

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:8

1. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 7 y ED:

7 y + y′ = t cos(8 t) + sen(8 t) e6 t

A Y (s) =7+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ 8100−12 s+s2

7+s

B Y (s) =7+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ −6+s

100−12 s+s2

7+s

C Y (s) =7+ 16 s

(64+s2)2+ 8

100−12 s+s2

7+s

D Y (s) =7+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ 8100+12 s+s2

7+s

2. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + 3x y + y3 = 0

B x2 + x y + y2 = 0

C x3 + 2x y + y3 = 0

D x3 + y3 = 0

E x2 + 2x y + y2 = 0

F x2 + 3x y + y2 = 0

G x3 + x y + y3 = 0

H x2 + y2 = 0

3. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 1114 de pulgada, tiene una radio de 1

2 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 5.5

B 2.75

C 16.5

D 8.25

4. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 66 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 8 2

5. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 2 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 12 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.9 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e6 x determine una solucion

particular a la ED:

− 36 y

1− 6x+

36x y′

1− 6x+ y′′ = 1− 6x

A yp = 136 + 1

6 x+ x2

B yp = 1 + 6x+ 36x2

C yp = 1− 6x+ x2

D yp = 1 + 6x− x2

E yp = − 136 −

16 x+ x2

F yp = 36 + 6x+ x2

8. La cantidad de ratones en cierta zona de Asia crece con una rapidez proporcional a la raız cuarta de la cantidad de ratones

en cada momento. Si inicialmente se cuentan 400 ratones y al cabo de un ano son 1200 . Cuantos habra al cabo de 2 anos?

A 3600

B 1925.84

C 2400

D 2173.53

9. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(3 t) + cos(4 t)

t

A F (s) = s9+s2 + s

16+s2

B F (s) = 12 ln( 9+s2

16+s2 )

C F (s) = − s9+s2 + s

16+s2

D F (s) = ln( 4+s3+s )

10. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 8 3

11. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 4 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

12. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y =C+

∫ cos(x)x dx

x

B y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

C y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)D y = e

∫1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

13. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

14. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e6 y + e(3 x+6 y)

A e6 y = −6 + C + 2 e3 x

B e−6 y = C− 12 e

3 x + 16 x

C e−6 y = C− 2 e3 x + 6x

D y = C + 13 e

3 x

E e6 y = C + 2 e3 x − 6x

F y = C + 3 e3 x

15. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

B F (s) = 16+s2

−16+s2

C F (s) = 8 s(−16+s2)2

D F (s) = (16 + s2)−1

16. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

36 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 8 4

A y(t) = 4 cos(6 t) + 136 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(6 t)) U2π(t)

B y(t) = 4 cos(6 t) + 136 (1 + cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1 + cos(6 t)) U2π(t)

C y(t) = 23 sen(6 t) + 1

36 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 136 (1− cos(6 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 cos(6 t) + 136 (1− cos(12 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(12 t)) U2π(t)

E y(t) = 4 cos(6 t) + 118 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

18 (1− cos(6 t)) U2π(t)

17. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

4 y − 4 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

18. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

37 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(6 t)− 16 sen(6 t)) e−t

B f(t) = (cos(6 t)− sen(6 t)) e−t

C f(t) = cos(6 t)− 16 sen(6 t)

D f(t) = cos(6 t)− sen(6 t)

19. Un termomero se saca de una habitacion donde la temperatura del aire es 60oF , al exterior en donde la temperatura del

aire es 14oF. Despues de 67 partes de minuto el termometro marca 53oF cuantos minutos tiempo demorara el termometro

en alcanzar los 20oF?. Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre

la temperatura del termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

A 10.5761

B 2.93446

C 20.5412

D 74.0327

20. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y = 3 e13 x

B y4 = 81 + 4 x

313

C y23 = 3

23 + 2

3 x

D y23 = 3

23 + 2

3x

313

21. Un cuerpo con peso de 5 libras cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 8 5

22. Inicialmente 3 kilogramos de sal estan disueltos en un tanque de 150 litros de agua, y entonces una solucion, tambien de sal

y con una concentracion de 0.01 kilogramos por litro, es vertida al interior del tanque a un ritmo de 3 litros por minuto. La

solucion dentro del tanque se mantiene homogenea y se drena a la misma velocidad a la cual se vierte manteniendo constante

el volumen total del lıquido. Determine la concentracion de sal en el interior del recipiente al cabo de 20 minutos.

Respuesta:

23. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.8

metros bajo la superficie es de 40 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.8 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

24. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 6 y3

x3

A − 1y2 = C− 6 ln(x)

B x2

y2 = C− 12 ln(x)

C x2

y2 = C + 6 ln(x)

D −x2

y2 = C + 6 ln(x)

E y2 = x2 (C− 12 ln(x))

25. En un circuito serie RC con C = 3200H, R = 100Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:9

1. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 2 por ciento y que hay 150 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 3

horas?

Respuesta:

2. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 5

con ecuacion:

30 y − 11 y′ + y′′ = 5 e6 t

A Y (s) = −25+5 s(−6+s) (30−11 s+s2)

B Y (s) = 25+5 s30−11 s+s2

C Y (s) = 25+5 s(−6+s) (30−11 s+s2)

D Y (s) = −25+5 s(−6+s) (30+11 s+s2)

3. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

4. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)2) y′′ = 5

A 2 z (−1 + ln(z)) = 5x+ C1

B∫z ln(z) dz = 5

2 y

C ln(z) = (5x+ C1)12

D 2 (−z + z ln(z)) = 5 y + C1

5. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 80 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

6. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 2 y2

x2

A −xy = C + ln(2x)

B − 1y = C + 2 ln(x)

C − 1u = C + 2 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 9 2

D xy = C + 2 ln(x)

E −xy = C + ln(x2)

F yx = C− 2 ln(x)

7. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.4

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 40 por ciento de Io?

Respuesta:

8. En un circuito serie RC con C = 180H, R = 200Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 4

−2 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

9. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−8

−4 s+ s3

Respuesta:

10. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

81 y + y′′ = 6 cos(8x) + 9 sen(8x)

A y = C1 cos(9x) + C2 sen(9x) + 117 (6 cos(9x) + 9 sen(9x))

B y = C1 cos(9x) + 117 (6 cos(8x) + 9 sen(8x)) + C2 sen(9x)

C y = C1 cos(9x) + 117 (−6 cos(8x)− 9 sen(8x)) + C2 sen(9x)

D y = C1 cos(9x) + 117 (6 cos(8x)− 9 sen(8x)) + C2 sen(9x)

11. Un cuerpo con peso de 5 libras cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

12. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(3 t)

A F (s) = (9 + s2)−1

B F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

C F (s) = 9+s2

−9+s2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 9 3

D F (s) = 6 s(−9+s2)2

13. El profesor Uresti siempre toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del cafe es de

200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 130o F en un cuarto que esta a

75o F. Sin embargo, el profesor Uresti nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 97oF. Cuando el profesor

tomara su cafe? Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

14. En 1964, cientıficos sovieticos hicieron un nuevo elemento, mediante el bombardeo de atomos de plutonio, el cual tenıa

numero atomico 104. La vida media de este elemento llamado E104 es de 0.15 segundos. Si es producido a un ritmo de

55× 10−5 microgramos por segundo y bajo el supuesto que no habıa presente tal material , Cuantos microgramos habrıa al

cabo de 30 segundos?

Respuesta:

15. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 10 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

16. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 34 de pulgada, tiene un lado de 1

10 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 6.92308

B 1.15385

C 3.46154

D 0.576923

17. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

18. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 150 galones contiene 75 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 2 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 30 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 15gal/min. Encuentre: 1) la cantidad de sal en el tanque en el momento que se

llena (en libras). 2) La velocidad a la cual esta saliendo sal en ese instante (en libras por minuto). 3) La cantidad de sal

que ha salido del tanque desde el inicio y hasta ese momento (en libras).

Respuesta:

19. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(5 e(6+2 x) + 4 y

)dx+

(7 e(3+9 y) + 4x

)dy = 0

A 52 e

(6+2 x) + 79 e

(3+9 y) + x+ 4 y = C

B 79 e

(3+9 y) + 10 e(6+2 x) x y = C

C 52 e

(6+2 x) + 79 e

(3+9 y) + 4x y = C

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 9 4

D 52 e

(6+2 x) + 289 e

(3+9 y) x y = C

20. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

16 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 2 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 2 cos(4 t) + 116 (1 + cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1 + cos(4 t)) U2π(t)

B y(t) = 2 cos(4 t) + 116 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(8 t)) U2π(t)

C y(t) = 2 cos(4 t) + 18 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

8 (1− cos(4 t)) U2π(t)

D y(t) = 12 sen(4 t) + 1

16 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 116 (1− cos(4 t)) U2π(t)

E y(t) = 2 cos(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

21. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y =C+

∫ cos(x)x dx

x

B y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

C y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)D y = e

∫1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

22. Dado que y1 = e−5x y y2 = xe−5x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

25 y + 10 y′ + y′′ =1

xe−5 x

A y = x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − ln(x)

B y = −x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + x ln(x) e−5 x

C y = x e−5 x + C1 e−5 x + xC2 e

−5 x − x ln(x) e−5 x

D y = −x+ C1 e−5 x + xC2 e

−5 x + ln(x)

23. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e9 y + e(3 x+9 y)

A e9 y = C + 3 e3 x − 9x

B e−9 y = C− 3 e3 x + 9x

C y = C + 3 e3 x

D e−9 y = C− 13 e

3 x + 19 x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 9 5

E e9 y = −9 + C + 3 e3 x

F y = C + 13 e

3 x

24. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(4 t)− cos(7 t)

t

A F (s) = ln( 4+s7+s )

B F (s) = s16+s2 + s

49+s2

C F (s) = s16+s2 −

s49+s2

D F (s) = 12 ln( 49+s2

16+s2 )

25. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 2 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:10

1. El profesor Uresti siempre toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del cafe es de

200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 110o F en un cuarto que esta a

71o F. Sin embargo, el profesor Uresti nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 94oF. Cuando el profesor

tomara su cafe? Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

2. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 14 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 72 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

3. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 8 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

4. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

36 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 8 cos(6 t) + 118 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

18 (1− cos(6 t)) U2π(t)

B y(t) = 43 sen(6 t) + 1

36 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 136 (1− cos(6 t)) U2π(t)

C y(t) = 8 cos(6 t) + 136 (1− cos(12 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(12 t)) U2π(t)

D y(t) = 8 cos(6 t) + 136 (1 + cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1 + cos(6 t)) U2π(t)

E y(t) = 8 cos(6 t) + 136 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(6 t)) U2π(t)

5. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(8 t)

A F (s) = 64+s2

−64+s2

B F (s) = (64 + s2)−1

C F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

D F (s) = 16 s(−64+s2)2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 10 2

6. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 7 y ED:

7 y + y′ = t cos(8 t) + sen(8 t) e5 t

A Y (s) =7+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ −5+s

89−10 s+s2

7+s

B Y (s) =7+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ 889−10 s+s2

7+s

C Y (s) =7+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ 889+10 s+s2

7+s

D Y (s) =7+ 16 s

(64+s2)2+ 8

89−10 s+s2

7+s

7. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

8. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t sen(5 t)

A F (s) = s(−25+s2)2

B F (s) = 1(25+s2)2

C F (s) = s(25+s2)2

D F (s) = 1(−25+s2)2

9. Un cuerpo con peso de 4 libras cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

10. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

11. En un circuito serie RC con C = 1120H, R = 300Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 5

−2 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

12. La cantidad de zebras en cierta zona de Africa crece con una rapidez proporcional a la raız cubica de la cantidad de zebras

en cada momento. Si inicialmente se cuentan 100 zebras y al cabo de un ano son 300 . Cuantos habra al cabo de 2 anos?

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 10 3

A 900

B 497.35

C 600

D 561.779

13. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 154 de pulgada, tiene un lado de 17

16 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 1.39535

B 8.37209

C 0.697674

D 4.18605

14. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)3) y′′ = 2

A ln(z) = (23 )

12 (2x+ C1)

12

B 3 (−z + z ln(z)) = 2 y + C1

C 3 z (−1 + ln(z)) = 2x+ C1

D∫z ln(z) dz = 2

3 y

15. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

10 + 2 s+ s2

Respuesta:

16. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)B y =

C+∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

C y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

D y =C+

∫ cos(x)x dx

x

17. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.3

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 60 por ciento de Io?

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 10 4

18. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(5 e(6+6 x) + 8 y

)dx+

(3 e(5+5 y) + 8x

)dy = 0

A 56 e

(6+6 x) + 245 e

(5+5 y) x y = C

B 56 e

(6+6 x) + 35 e

(5+5 y) + 8x y = C

C 35 e

(5+5 y) + 203 e

(6+6 x) x y = C

D 56 e

(6+6 x) + 35 e

(5+5 y) + x+ 8 y = C

19. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

20. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5900 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.481774

B 0.361331

C 0.526786

D 0.790179

21. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

B yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

C yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

D yp = x+ tan(2x)

E yp = − 12 x−

12 tan(2x)

F yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

22. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

23. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 6 y3

x3

A x2

y2 = C− 12 ln(x)

B −x2

y2 = C + 6 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 10 5

C x2

y2 = C + 6 ln(x)

D y2 = x2 (C− 12 ln(x))

E − 1y2 = C− 6 ln(x)

24. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 4

√x

y

Respuesta:

25. Un tanque inicialmente tiene 120 galones de agua limpia, pero una solucion de sal de concentracion desconocida se vierte a

un ritmo de 5 galones por minuto. Si a la vez que se vierte se extrae solucion a la misma velocidad y si al cabo de 20 minutos

la concentracion en el tanque fue de 0.4 libras de sal por galon, determine la concentracion de la solucion vertida (en libras

por galon).

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:11

1. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 1318 de pulgada, tiene una radio de 11

20 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 25.1613

B 8.3871

C 12.5806

D 4.19355

2. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

Respuesta:

3. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(6 t)

A F (s) = 12 s(−36+s2)2

B F (s) = 36+s2

−36+s2

C F (s) = (36 + s2)−1

D F (s) = 36+s2

(−36+s2)2

4. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 303oF, 5 minutos despues su temperatura es de 200oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 67oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 96oF?

A 18.279

B 10.0485

C 3.4428

D 20.0971

5. Un cuerpo con peso de 7 libras cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 11 2

6. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

4t sen(2 t)

A F (s) = s(−4+s2)2

B F (s) = 1(4+s2)2

C F (s) = 1(−4+s2)2

D F (s) = s(4+s2)2

7. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

8. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 2 horas tenıa una profundidad de 8 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 2 horas adicionales

B 6.82843 horas

C 10.2426 horas

D 3. horas

9. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + x y + y3 = 0

B x2 + 2x y + y2 = 0

C x3 + 2x y + y3 = 0

D x2 + y2 = 0

E x3 + 3x y + y3 = 0

F x2 + x y + y2 = 0

G x3 + y3 = 0

H x2 + 3x y + y2 = 0

10. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

36 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 7 cos(6 t) + 136 (1− cos(12 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(12 t)) U2π(t)

B y(t) = 7 cos(6 t) + 136 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(6 t)) U2π(t)

C y(t) = 76 sen(6 t) + 1

36 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 136 (1− cos(6 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 11 3

D y(t) = 7 cos(6 t) + 118 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

18 (1− cos(6 t)) U2π(t)

E y(t) = 7 cos(6 t) + 136 (1 + cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1 + cos(6 t)) U2π(t)

11. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 8 y ED:

7 y + y′ = t cos(4 t) + sen(4 t) e5 t

A Y (s) =8+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ −5+s

41−10 s+s2

7+s

B Y (s) =8+ 8 s

(16+s2)2+ 4

41−10 s+s2

7+s

C Y (s) =8+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ 441+10 s+s2

7+s

D Y (s) =8+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ 441−10 s+s2

7+s

12. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e2 x determine una solucion

particular a la ED:

− 4 y

1− 2x+

4x y′

1− 2x+ y′′ = 1− 2x

A yp = 4 + 2x+ x2

B yp = − 14 −

12 x+ x2

C yp = 14 + 1

2 x+ x2

D yp = 1− 2x+ x2

E yp = 1 + 2x− x2

F yp = 1 + 2x+ 4x2

13. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

14. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.6

metros bajo la superficie es de 20 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 30 por ciento de Io?

Respuesta:

15. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

6x y +(64 + x2

)y′ = 6x (64 + x2)

6

A y = C (64 + x2)3

+ 13 (64 + x2)

12

B y = C(64+x2)3

+ 13 (64 + x2)

6

C y = C (64 + x2)3 − 1

3 (64 + x2)12

D y = − 13 (64 + x2)

−6+ C (64 + x2)

3

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 11 4

16. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.5 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

17. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 150 galones contiene 75 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 2 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 20 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 10gal/min. Encuentre: 1) la cantidad de sal en el tanque en el momento que se

llena (en libras). 2) La velocidad a la cual esta saliendo sal en ese instante (en libras por minuto). 3) La cantidad de sal

que ha salido del tanque desde el inicio y hasta ese momento (en libras).

Respuesta:

18. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 2

−4 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

19. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se duplica en 3 anos, cuantos anos demorara en septuplicarse?

A 20.3824

B 8.42206

C 15.75

D 10.5

20. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 8 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 43 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

21. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 15 ) = 1 y y′( 1

5 ) = 10 a la ED:

y′′ =5 y′√y

Respuesta:

22. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 69 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 11 5

23. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e2 y + e(6 x+2 y)

A e2 y = C + 13 e

6 x − 2x

B y = C + 16 e

6 x

C e2 y = −2 + C + 13 e

6 x

D y = C + 6 e6 x

E e−2 y = C− 13 e

6 x + 2x

F e−2 y = C− 3 e6 x + 12 x

24. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 4 y2

x2

A yx = C− 4 ln(x)

B − 1u = C + 4 ln(x)

C −xy = C + ln(4x)

D −xy = C + ln(x4)

E − 1y = C + 4 ln(x)

F xy = C + 4 ln(x)

25. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −2 + x+ C1 e4 x + C2 e

−x

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:12

1. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.9 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

2. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 5

con ecuacion:

30 y − 11 y′ + y′′ = 5 e6 t

A Y (s) = 25+5 s(−6+s) (30−11 s+s2)

B Y (s) = 25+5 s30−11 s+s2

C Y (s) = −25+5 s(−6+s) (30+11 s+s2)

D Y (s) = −25+5 s(−6+s) (30−11 s+s2)

3. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

10 + 2 s+ s2

Respuesta:

4. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 31oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 24o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 17o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

5. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 3 y3

x3

A −x2

y2 = C + 3 ln(x)

B x2

y2 = C + 3 ln(x)

C y2 = x2 (C− 6 ln(x))

D x2

y2 = C− 6 ln(x)

E − 1y2 = C− 3 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 12 2

6. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(2 t)

A F (s) = (4 + s2)−1

B F (s) = 4 s(−4+s2)2

C F (s) = 4+s2

−4+s2

D F (s) = 4+s2

(−4+s2)2

7. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 54 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Un cuerpo con peso de 10 libras cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

9. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 4 y y′′

A y34 = 2

√2 + 3

4x√2

B y5 = 1024 + 5 x√2

C y34 = 2

√2 + 3

4 x

D y = 4 e14 x

10. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.6

metros bajo la superficie es de 40 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.6 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

11. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e7 y + e(9 x+7 y)

A y = C + 9 e9 x

B y = C + 19 e

9 x

C e−7 y = C− 97 e

9 x + 17 x

D e7 y = −7 + C + 79 e

9 x

E e−7 y = C− 79 e

9 x + 7x

F e7 y = C + 79 e

9 x − 7x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 12 3

12. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(2 t)− cos(7 t)

t

A F (s) = s4+s2 −

s49+s2

B F (s) = ln( 2+s7+s )

C F (s) = 12 ln( 49+s2

4+s2 )

D F (s) = s4+s2 + s

49+s2

13. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

16 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 6 cos(4 t) + 18 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

8 (1− cos(4 t)) U2π(t)

B y(t) = 6 cos(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 32 sen(4 t) + 1

16 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 116 (1− cos(4 t)) U2π(t)

D y(t) = 6 cos(4 t) + 116 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(8 t)) U2π(t)

E y(t) = 6 cos(4 t) + 116 (1 + cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1 + cos(4 t)) U2π(t)

14. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 10 horas tenıa una profundidad de 6 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 15. horas

B 51.2132 horas

C 10 horas adicionales

D 34.1421 horas

15. En un circuito serie RC con C = 1300H, R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 2

−4 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Un recipiente contiene 50 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 4 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.5 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

50 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 4 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 50 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 12 4

17. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos y si

inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

18. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 2 por ciento y que hay 150 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 4

horas?

Respuesta:

19. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

36 y − 12 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

20. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e4 x determine una solucion

particular a la ED:

− 16 y

1− 4x+

16x y′

1− 4x+ y′′ = 1− 4x

A yp = 1 + 4x− x2

B yp = − 116 −

14 x+ x2

C yp = 1− 4x+ x2

D yp = 116 + 1

4 x+ x2

E yp = 1 + 4x+ 16x2

F yp = 16 + 4x+ x2

21. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 7 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 76 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

22. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x2 + 3x y + y2 = 0

B x2 + y2 = 0

C x2 + x y + y2 = 0

D x3 + 3x y + y3 = 0

E x3 + 2x y + y3 = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 12 5

F x3 + y3 = 0

G x2 + 2x y + y2 = 0

H x3 + x y + y3 = 0

23. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 134 de pulgada, tiene una radio de 7

12 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 1.21875

B 7.3125

C 2.4375

D 3.65625

24. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

8x y +(25 + x2

)y′ = 8x (25 + x2)

7

A y = − 411 (25 + x2)

−7+ C (25 + x2)

4

B y = C (25 + x2)4

+ 411 (25 + x2)

15

C y = C (25 + x2)4 − 4

11 (25 + x2)15

D y = C(25+x2)4

+ 411 (25 + x2)

7

25. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:13

1. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 70 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

2. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.6

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.6 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

3. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 61oF, al exterior en donde la temperatura

es 18oF. Despues de 13 segundos, el termometro marca 45oF. Cuanto marca el termometro 33 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

4. La cantidad de bacterias de un cultivo crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de ellas en

dicho instante. Si despues de 3 horas se observa que se tienen 100 bacterias, y que al cabo de 7 horas hay 800. Cual es el

numero inicial aproximado de bacterias?

A 5.2556

B 21.0224

C 42.0448

D 10.5112

5. Un cuerpo con peso de 4 libras cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

6. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 4

−2 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

7. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 194 de pulgada, tiene una radio de 13

16 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 7.2381

B 1.20635

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 13 2

C 2.4127

D 3.61905

8. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y23 = 3

23 + 2

3 x

B y23 = 3

23 + 2

3x

313

C y4 = 81 + 4 x

313

D y = 3 e13 x

9. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

2x y +(36 + x2

)y′ = x (36 + x2)

8

A y = C(36 + x2

)+ 1

18 (36 + x2)10

B y = C36+x2 + 1

18 (36 + x2)8

C y = − 118 (36 + x2)

−8+ C

(36 + x2

)D y = C

(36 + x2

)− 1

18 (36 + x2)10

10. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

11. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(7 t)

A F (s) = 49+s2

−49+s2

B F (s) = 14 s(−49+s2)2

C F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

D F (s) = (49 + s2)−1

12. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 2 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 2 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

B y(t) = 2 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 15 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 13 3

D y(t) = 2 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

E y(t) = 2 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

13. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 5

con ecuacion:

30 y − 11 y′ + y′′ = 5 e6 t

A Y (s) = 25+5 s(−6+s) (30−11 s+s2)

B Y (s) = −25+5 s(−6+s) (30+11 s+s2)

C Y (s) = 25+5 s30−11 s+s2

D Y (s) = −25+5 s(−6+s) (30−11 s+s2)

14. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 8 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

15. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

4 y + y′′ = 8 cos(9x) + 4 sen(9x)

A y = C1 cos(2x) + 177 (−8 cos(2x)− 4 sen(2x)) + C2 sen(2x)

B y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 177 (−8 cos(9x) + 4 sen(9x))

C y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 177 (8 cos(9x) + 4 sen(9x))

D y = C1 cos(2x) + C2 sen(2x) + 177 (−8 cos(9x)− 4 sen(9x))

16. Un tanque inicialmente tiene 280 galones de agua limpia, pero una solucion de sal de concentracion desconocida se vierte a

un ritmo de 2 galones por minuto. Si a la vez que se vierte se extrae solucion a la misma velocidad y si al cabo de 20 minutos

la concentracion en el tanque fue de 0.5 libras de sal por galon, determine la concentracion de la solucion vertida (en libras

por galon).

Respuesta:

17. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(4 t)− 14 sen(4 t)) e−t

B f(t) = (cos(4 t)− sen(4 t)) e−t

C f(t) = cos(4 t)− sen(4 t)

D f(t) = cos(4 t)− 14 sen(4 t)

18. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 18 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 94 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 13 4

19. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(2 t)− cos(7 t)

t

A F (s) = s4+s2 + s

49+s2

B F (s) = 12 ln( 49+s2

4+s2 )

C F (s) = s4+s2 −

s49+s2

D F (s) = ln( 2+s7+s )

20. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 4

√x

y

Respuesta:

21. Utilizando la sustitucion y = ux2 resuelva la EDO:

y′ = 9x3 + 2y

x

A y = C + 9x3

B y = Cx2 + 92 x

4

C y = C + 9x2

D y = 9x2 + Cx4

E y = Cx2 + 9x4

22. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x2 + y2 = 0

B x3 + x y + y3 = 0

C x2 + x y + y2 = 0

D x2 + 3x y + y2 = 0

E x3 + 2x y + y3 = 0

F x3 + y3 = 0

G x2 + 2x y + y2 = 0

H x3 + 3x y + y3 = 0

23. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 13 5

24. Dado que y1 = e−8x y y2 = xe−8x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

64 y + 16 y′ + y′′ =1

xe−8 x

A y = x e−8 x + C1 e−8 x + xC2 e

−8 x − x ln(x) e−8 x

B y = x+ C1 e−8 x + xC2 e

−8 x − ln(x)

C y = −x e−8 x + C1 e−8 x + xC2 e

−8 x + x ln(x) e−8 x

D y = −x+ C1 e−8 x + xC2 e

−8 x + ln(x)

25. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:14

1. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 1918 de pulgada, tiene un lado de 7

12 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 2.23529

B 6.70588

C 1.11765

D 13.4118

2. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 15− 3x− 5 y + x y

Respuesta:

3. Un cuerpo con peso de 10 libras cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

4. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 66 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

5. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 7 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 72 sen(2 t) + 1

4 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 14 (1− cos(2 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 14 2

6. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e2 x determine una solucion

particular a la ED:

− 4 y

1− 2x+

4x y′

1− 2x+ y′′ = 1− 2x

A yp = 14 + 1

2 x+ x2

B yp = 1− 2x+ x2

C yp = − 14 −

12 x+ x2

D yp = 4 + 2x+ x2

E yp = 1 + 2x− x2

F yp = 1 + 2x+ 4x2

7. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 4

−4 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

8. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.5 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

9. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 17 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 179 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

10. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

25 y − 10 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

11. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 6 horas tenıa una profundidad de 4 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 30.7279 horas

B 6 horas adicionales

C 20.4853 horas

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 14 3

D 9. horas

12. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo en

2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en el

que la poblacion sea de 3200 millones.

Respuesta:

13. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + y3 = 0

B x3 + 3x y + y3 = 0

C x2 + x y + y2 = 0

D x2 + y2 = 0

E x2 + 3x y + y2 = 0

F x2 + 2x y + y2 = 0

G x3 + x y + y3 = 0

H x3 + 2x y + y3 = 0

14. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 5 y ED:

3 y + y′ = t cos(6 t) + sen(6 t) e2 t

A Y (s) =5+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ 640−4 s+s2

3+s

B Y (s) =5+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ −2+s

40−4 s+s2

3+s

C Y (s) =5+ 12 s

(36+s2)2+ 6

40−4 s+s2

3+s

D Y (s) =5+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ 640+4 s+s2

3+s

15. Un recipiente contiene 40 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 4 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.4 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

40 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 4 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 40 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

16. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

A F (s) = 25+s2

−25+s2

B F (s) = 10 s(−25+s2)2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 14 4

C F (s) = (25 + s2)−1

D F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

17. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

B y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

C y =C+

∫ cos(x)x dx

x

D y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)18. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 2 y2

x2

A − 1u = C + 2 ln(x)

B − 1y = C + 2 ln(x)

C xy = C + 2 ln(x)

D yx = C− 2 ln(x)

E −xy = C + ln(2x)

F −xy = C + ln(x2)

19. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

14t sen(7 t)

A F (s) = 1(−49+s2)2

B F (s) = 1(49+s2)2

C F (s) = s(49+s2)2

D F (s) = s(−49+s2)2

20. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

21. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por el inspector Nunez exactamente a las 8:00 PM,

estando alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 31oC. Dos horas mas tarde, el inspector anoto que

la temperatura del cuerpo era de 25o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 21o C, determine la hora a la

cual el asesinato ocurrio. Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

22. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 6 y y′′

A y56 = 6

56 + 5

6x

616

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 14 5

B y56 = 6

56 + 5

6 x

C y = 6 e16 x

D y7 = 279936 + 7 x

616

23. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.1

metros bajo la superficie es de 20 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 30 por ciento de Io?

Respuesta:

24. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

50 + 2 s+ s2

Respuesta:

25. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:15

1. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 7 y ED:

5 y + y′ = t cos(6 t) + sen(6 t) e3 t

A Y (s) =7+ 12 s

(36+s2)2+ 6

45−6 s+s2

5+s

B Y (s) =7+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ −3+s

45−6 s+s2

5+s

C Y (s) =7+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ 645+6 s+s2

5+s

D Y (s) =7+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ 645−6 s+s2

5+s

2. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 70 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

3. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.04 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion

del tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

4. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = 1(−64+s2)2

B F (s) = 1(64+s2)2

C F (s) = s(−64+s2)2

D F (s) = s(64+s2)2

5. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x2 + x y + y2 = 0

B x2 + 2x y + y2 = 0

C x3 + x y + y3 = 0

D x3 + 2x y + y3 = 0

E x3 + 3x y + y3 = 0

F x2 + y2 = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 15 2

G x3 + y3 = 0

H x2 + 3x y + y2 = 0

6. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 2 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

7. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e4 x determine una solucion

particular a la ED:

− 16 y

1− 4x+

16x y′

1− 4x+ y′′ = 1− 4x

A yp = − 116 −

14 x+ x2

B yp = 1 + 4x− x2

C yp = 16 + 4x+ x2

D yp = 1 + 4x+ 16x2

E yp = 116 + 1

4 x+ x2

F yp = 1− 4x+ x2

8. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.3

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.3 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

9. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

A F (s) = (25 + s2)−1

B F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

C F (s) = 10 s(−25+s2)2

D F (s) = 25+s2

−25+s2

10. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 298oF, 5 minutos despues su temperatura es de 206oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 67oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 100oF?

A 3.54294

B 19.1548

C 10.7609

D 21.5217

11. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 15 3

12. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 172 de pulgada, tiene una radio de 19

16 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 1.16239

B 2.32479

C 3.48718

D 6.97436

13. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 15 ) = 1 y y′( 1

5 ) = 10 a la ED:

y′′ =5 y′√y

Respuesta:

14. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 15 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 158 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 6 libras cuelga de un resorte con constante 43 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 1 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

16. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

B y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)C y =

C+∫ cos(x)

x dx

x

D y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

17. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 6 y3

x3

A −x2

y2 = C + 6 ln(x)

B x2

y2 = C + 6 ln(x)

C − 1y2 = C− 6 ln(x)

D x2

y2 = C− 12 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 15 4

E y2 = x2 (C− 12 ln(x))

18. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

16 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 7 cos(4 t) + 116 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(8 t)) U2π(t)

B y(t) = 74 sen(4 t) + 1

16 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 116 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 7 cos(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

D y(t) = 7 cos(4 t) + 18 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

8 (1− cos(4 t)) U2π(t)

E y(t) = 7 cos(4 t) + 116 (1 + cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1 + cos(4 t)) U2π(t)

19. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 100 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

20. En un circuito serie RC con C = 1100H, R = 100Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

21. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

22. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

37 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(6 t)− 16 sen(6 t)) e−t

B f(t) = (cos(6 t)− sen(6 t)) e−t

C f(t) = cos(6 t)− sen(6 t)

D f(t) = cos(6 t)− 16 sen(6 t)

23. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 15 5

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 12− 6x− 2 y + x y

Respuesta:

24. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo en

2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en el

que la poblacion sea de 3000 millones.

Respuesta:

25. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 4 cos(7x) + 4 sen(7x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 133 (4 cos(7x) + 4 sen(7x))

B y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 133 (−4 cos(7x) + 4 sen(7x))

C y = C1 cos(4x) + 133 (−4 cos(4x)− 4 sen(4x)) + C2 sen(4x)

D y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 133 (−4 cos(7x)− 4 sen(7x))

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:16

1. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 60 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

2. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 6 y3

x3

A x2

y2 = C− 12 ln(x)

B x2

y2 = C + 6 ln(x)

C − 1y2 = C− 6 ln(x)

D −x2

y2 = C + 6 ln(x)

E y2 = x2 (C− 12 ln(x))

3. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

4. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

5. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(5 t) + cos(8 t)

t

A F (s) = ln( 8+s5+s )

B F (s) = 12 ln( 25+s2

64+s2 )

C F (s) = s25+s2 + s

64+s2

D F (s) = − s25+s2 + s

64+s2

6. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e4 y + e(8 x+4 y)

A e−4 y = C− 2 e8 x + 14 x

B e4 y = −4 + C + 12 e

8 x

C y = C + 18 e

8 x

D e−4 y = C− 12 e

8 x + 4x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 16 2

E e4 y = C + 12 e

8 x − 4x

F y = C + 8 e8 x

7. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y =C+

∫ cos(x)x dx

x

B y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

C y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)D y = e

∫1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

8. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 1710 de pulgada, tiene un lado de 15

16 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 2.22951

B 1.11475

C 13.377

D 6.68852

9. Un cuerpo con peso de 9 libras cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

10. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.04 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion del

tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 100 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

11. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 9 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 97 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

12. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 16 3

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−1 + 3 s

−s+ s3

Respuesta:

13. En un circuito serie RC con C = 3400H, R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

14. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(3 t)

A F (s) = (9 + s2)−1

B F (s) = 6 s(−9+s2)2

C F (s) = 9+s2

−9+s2

D F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

15. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

16. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 100 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

17. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x2 + x y + y2 = 0

B x2 + 3x y + y2 = 0

C x3 + 3x y + y3 = 0

D x3 + x y + y3 = 0

E x3 + 2x y + y3 = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 16 4

F x3 + y3 = 0

G x2 + y2 = 0

H x2 + 2x y + y2 = 0

18. Dado que y1 = e−7x y y2 = xe−7x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

49 y + 14 y′ + y′′ =1

xe−7 x

A y = x e−7 x + C1 e−7 x + xC2 e

−7 x − x ln(x) e−7 x

B y = −x e−7 x + C1 e−7 x + xC2 e

−7 x + x ln(x) e−7 x

C y = x+ C1 e−7 x + xC2 e

−7 x − ln(x)

D y = −x+ C1 e−7 x + xC2 e

−7 x + ln(x)

19. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.7

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 40 por ciento de Io?

Respuesta:

20. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por el inspector Nunez exactamente a las 8:00 PM,

estando alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 33oC. Dos horas mas tarde, el inspector anoto que

la temperatura del cuerpo era de 29o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 25o C, determine la hora a la

cual el asesinato ocurrio. Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

21. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln(y′) y′′ = 6

A∫z ln(z) dz = 6 y

B z (−1 + ln(z)) = 6x+ C1

C −z + z ln(z) = 6 y + C1

D ln(z) =√

2 (6x+ C1)12

22. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 8 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

23. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se cuatriplica en 2 anos, cuantos anos demorara en septuplicarse?

A 2.80735

B 3.5

C 5.25

D 6.79412

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 16 5

24. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 8 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 sen(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

25. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 8 y ED:

8 y + y′ = t cos(8 t) + sen(8 t) e7 t

A Y (s) =8+ 16 s

(64+s2)2+ 8

113−14 s+s2

8+s

B Y (s) =8+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ 8113+14 s+s2

8+s

C Y (s) =8+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ −7+s

113−14 s+s2

8+s

D Y (s) =8+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ 8113−14 s+s2

8+s

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:17

1. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 7 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 76 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

2. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 16 ) = 1 y y′( 1

6 ) = 12 a la ED:

y′′ =6 y′√y

Respuesta:

3. Un recipiente contiene 90 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 3 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.2 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

90 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 3 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 50 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

4. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en

dicho instante. Si su poblacion inicial de 1100 aumenta 13 % en 6 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la

poblacion dentro de 36 anos?

A 14477.3

B 7458.

C 14916.

D 2290.15

5. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 2

−2 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

6. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 17 2

A y(t) = 7 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

B y(t) = 710 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 7 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 7 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

E y(t) = 7 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

7. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 54 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

8. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 6 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

9. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.3

metros bajo la superficie es de 60 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 70 por ciento de Io?

Respuesta:

10. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 295oF, 9 minutos despues su temperatura es de 202oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 71oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 92oF?

A 39.7132

B 19.6452

C 39.2903

D 5.62043

11. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

36 y − 12 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

12. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + 2x y + y3 = 0

B x3 + x y + y3 = 0

C x3 + y3 = 0

D x2 + x y + y2 = 0

E x2 + 2x y + y2 = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 17 3

F x2 + y2 = 0

G x3 + 3x y + y3 = 0

H x2 + 3x y + y2 = 0

13. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(4 t)− cos(9 t)

t

A F (s) = ln( 4+s9+s )

B F (s) = s16+s2 + s

81+s2

C F (s) = 12 ln( 81+s2

16+s2 )

D F (s) = s16+s2 −

s81+s2

14. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

15. Un cuerpo con peso de 4 libras cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

16. Dado que y1 = e−7x y y2 = xe−7x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

49 y + 14 y′ + y′′ =1

xe−7 x

A y = −x+ C1 e−7 x + xC2 e

−7 x + ln(x)

B y = −x e−7 x + C1 e−7 x + xC2 e

−7 x + x ln(x) e−7 x

C y = x+ C1 e−7 x + xC2 e

−7 x − ln(x)

D y = x e−7 x + C1 e−7 x + xC2 e

−7 x − x ln(x) e−7 x

17. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 6 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 10− 5x− 2 y + x y

Respuesta:

18. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 7 y ED:

4 y + y′ = t cos(3 t) + sen(3 t) e7 t

A Y (s) =7+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 358−14 s+s2

4+s

B Y (s) =7+ 6 s

(9+s2)2+ 3

58−14 s+s2

4+s

C Y (s) =7+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ −7+s

58−14 s+s2

4+s

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 17 4

D Y (s) =7+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 358+14 s+s2

4+s

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(8 t)

A F (s) = 16 s(−64+s2)2

B F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

C F (s) = 64+s2

−64+s2

D F (s) = (64 + s2)−1

20. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 1310 de pulgada, tiene un lado de 17

18 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 1.82812

B 10.9688

C 21.9375

D 3.65625

21. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

22. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 3 y3

x3

A y2 = x2 (C− 6 ln(x))

B x2

y2 = C + 3 ln(x)

C −x2

y2 = C + 3 ln(x)

D x2

y2 = C− 6 ln(x)

E − 1y2 = C− 3 ln(x)

23. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 90 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 17 5

24. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

10 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(3 t)− sen(3 t)) e−t

B f(t) = cos(3 t)− sen(3 t)

C f(t) = cos(3 t)− 13 sen(3 t)

D f(t) = (cos(3 t)− 13 sen(3 t)) e−t

25. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

6x y +(1 + x2

)y′ = 2x (1 + x2)

5

A y = C (1 + x2)3 − 1

8 (1 + x2)11

B y = C(1+x2)3

+ 18 (1 + x2)

5

C y = C (1 + x2)3

+ 18 (1 + x2)

11

D y = − 18 (1 + x2)

−5+ C (1 + x2)

3

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:18

1. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(2 t)− 12 sen(2 t)) e−t

B f(t) = cos(2 t)− 12 sen(2 t)

C f(t) = cos(2 t)− sen(2 t)

D f(t) = (cos(2 t)− sen(2 t)) e−t

2. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = s(64+s2)2

B F (s) = 1(−64+s2)2

C F (s) = s(−64+s2)2

D F (s) = 1(64+s2)2

3. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

4 y − 4 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

4. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)B y =

C+∫ cos(x)

x dx

x

C y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

D y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

5. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 14 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

6. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 18 2

A y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

B y(t) = 72 sen(2 t) + 1

4 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 14 (1− cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 7 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

7. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

8. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 250 galones contiene 125 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 6 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 20 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 19gal/min. Encuentre la cantidad de sal en el tanque en el instante en que se llena.

Respuesta:

9. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e5 x determine una solucion

particular a la ED:

− 25 y

1− 5x+

25x y′

1− 5x+ y′′ = 1− 5x

A yp = 25 + 5x+ x2

B yp = 125 + 1

5 x+ x2

C yp = 1− 5x+ x2

D yp = 1 + 5x+ 25x2

E yp = 1 + 5x− x2

F yp = − 125 −

15 x+ x2

10. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 52 de pulgada, tiene una radio de 3

10 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 6.81818

B 2.27273

C 3.40909

D 1.13636

11. En un circuito serie RC con C = 1160H, R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

12. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e5 y + e(8 x+5 y)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 18 3

A y = C + 18 e

8 x

B e5 y = −5 + C + 58 e

8 x

C e5 y = C + 58 e

8 x − 5x

D y = C + 8 e8 x

E e−5 y = C− 85 e

8 x + 15 x

F e−5 y = C− 58 e

8 x + 5x

13. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo en

2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en el

que la poblacion sea de 3100 millones.

Respuesta:

14. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.3

metros bajo la superficie es de 20 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.3 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

15. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y23 = 3

23 + 2

3x

313

B y4 = 81 + 4 x

313

C y23 = 3

23 + 2

3 x

D y = 3 e13 x

16. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 4

con ecuacion:

12 y − 7 y′ + y′′ = 4 e3 t

A Y (s) = −8+4 s(−3+s) (12−7 s+s2)

B Y (s) = 8+4 s(−3+s) (12−7 s+s2)

C Y (s) = −8+4 s(−3+s) (12+7 s+s2)

D Y (s) = 8+4 s12−7 s+s2

17. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 10 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

18. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 30oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 26o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 20o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 18 4

19. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

20. Un cuerpo con peso de 9 libras cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

21. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + 3x y + y3 = 0

B x2 + x y + y2 = 0

C x2 + 3x y + y2 = 0

D x3 + x y + y3 = 0

E x2 + y2 = 0

F x3 + 2x y + y3 = 0

G x2 + 2x y + y2 = 0

H x3 + y3 = 0

22. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 2 y2

x2

A −xy = C + ln(2x)

B yx = C− 2 ln(x)

C − 1y = C + 2 ln(x)

D xy = C + 2 ln(x)

E − 1u = C + 2 ln(x)

F −xy = C + ln(x2)

23. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 68 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 18 5

24. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(8 t)

A F (s) = (64 + s2)−1

B F (s) = 64+s2

−64+s2

C F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

D F (s) = 16 s(−64+s2)2

25. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:19

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 5 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 8− 4x− 2 y + x y

Respuesta:

2. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo en

2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en el

que la poblacion sea de 2800 millones.

Respuesta:

3. Un cuerpo con peso de 10 libras cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

4. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

64 y − 16 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

5. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 33oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 26o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 22o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

6. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

B y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 19 2

C y(t) = 8 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 4 sen(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

7. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 13 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 138 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

8. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.5

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.5 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

10. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 8 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

11. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

65 + 2 s+ s2

Respuesta:

12. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 4 y ED:

3 y + y′ = t cos(3 t) + sen(3 t) e2 t

A Y (s) =4+ 6 s

(9+s2)2+ 3

13−4 s+s2

3+s

B Y (s) =4+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 313+4 s+s2

3+s

C Y (s) =4+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 313−4 s+s2

3+s

D Y (s) =4+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ −2+s

13−4 s+s2

3+s

13. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + y3 = 0

B x3 + 2x y + y3 = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 19 3

C x3 + x y + y3 = 0

D x2 + 2x y + y2 = 0

E x3 + 3x y + y3 = 0

F x2 + x y + y2 = 0

G x2 + 3x y + y2 = 0

H x2 + y2 = 0

14. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 2 y3

x3

A y2 = x2 (C− 4 ln(x))

B x2

y2 = C− 4 ln(x)

C x2

y2 = C + 2 ln(x)

D −x2

y2 = C + 2 ln(x)

E − 1y2 = C− 2 ln(x)

15. En 1964, cientıficos sovieticos hicieron un nuevo elemento, mediante el bombardeo de atomos de plutonio, el cual tenıa

numero atomico 104. La vida media de este elemento llamado E104 es de 0.15 segundos. Si es producido a un ritmo de

55× 10−5 microgramos por segundo y bajo el supuesto que no habıa presente tal material , Cuantos microgramos habrıa al

cabo de 70 segundos?

Respuesta:

16. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

8t sen(4 t)

A F (s) = s(16+s2)2

B F (s) = 1(16+s2)2

C F (s) = 1(−16+s2)2

D F (s) = s(−16+s2)2

17. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 54 de pulgada, tiene un lado de 9

20 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 0.78125

B 9.375

C 4.6875

D 1.5625

18. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

5x y +(1 + x2

)y′ = 5x (1 + x2)

9

A y = C (1 + x2)52 − 5

23 (1 + x2)14

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 19 4

B y = C (1 + x2)52 + 5

23 (1 + x2)14

C y = − 523 (1 + x2)

−9+ C (1 + x2)

52

D y = C

(1+x2)52

+ 523 (1 + x2)

9

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

A F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

B F (s) = (25 + s2)−1

C F (s) = 25+s2

−25+s2

D F (s) = 10 s(−25+s2)2

20. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 200Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

21. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.8 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

22. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 15 ) = 1 y y′( 1

5 ) = 10 a la ED:

y′′ =5 y′√y

Respuesta:

23. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

24. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.1 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion

del tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 19 5

25. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e4 x determine una solucion

particular a la ED:

− 16 y

1− 4x+

16x y′

1− 4x+ y′′ = 1− 4x

A yp = 1 + 4x− x2

B yp = 1− 4x+ x2

C yp = 116 + 1

4 x+ x2

D yp = 1 + 4x+ 16x2

E yp = − 116 −

14 x+ x2

F yp = 16 + 4x+ x2

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:20

1. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.8

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 40 por ciento de Io?

Respuesta:

2. Un termomero se saca de una habitacion donde la temperatura del aire es 60oF , al exterior en donde la temperatura del

aire es 12oF. Despues de 25 partes de minuto el termometro marca 47oF cuantos minutos tiempo demorara el termometro

en alcanzar los 14oF?. Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre

la temperatura del termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

A 0.779836

B 40.2473

C 4.02473

D 7.79836

3. En un circuito serie RC con C = 1400H, R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 6

−2 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 2 y3

x3

A y2 = x2 (C− 4 ln(x))

B x2

y2 = C + 2 ln(x)

C − 1y2 = C− 2 ln(x)

D x2

y2 = C− 4 ln(x)

E −x2

y2 = C + 2 ln(x)

5. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

A f(t) = cos(5 t)− sen(5 t)

B f(t) = (cos(5 t)− sen(5 t)) e−t

C f(t) = (cos(5 t)− 15 sen(5 t)) e−t

D f(t) = cos(5 t)− 15 sen(5 t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 20 2

6. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(6 t)− cos(7 t)

t

A F (s) = 12 ln( 49+s2

36+s2 )

B F (s) = ln( 6+s7+s )

C F (s) = s36+s2 + s

49+s2

D F (s) = s36+s2 −

s49+s2

7. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −3 + x+ C1 e5 x + C2 e

3 x

Respuesta:

8. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5850 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.484765

B 0.363574

C 0.783482

D 0.522321

9. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)B y =

C+∫ cos(x)

x dx

x

C y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

D y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

10. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 5 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 8− 4x− 2 y + x y

Respuesta:

11. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 20 3

12. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

13. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 2 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

14. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (5x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−5 (csc(5x) sec(5x) + tan(5x)) y′ + y′′ = tan(5x)

A yp = − 15 x+ 1

5 tan(5x)

B yp = 15 x+ 1

5 tan(5x)

C yp = − 15 x+ 1

25 tan(5x)

D yp = 15 x+ 1

25 tan(5x)

E yp = − 15 x−

15 tan(5x)

F yp = x+ tan(5x)

15. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)3) y′′ = 4

A∫z ln(z) dz = 4

3 y

B 3 z (−1 + ln(z)) = 4x+ C1

C 3 (−z + z ln(z)) = 4 y + C1

D ln(z) = (23 )

12 (4x+ C1)

12

16. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 716 de pulgada, tiene un lado de 1

18 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 1.14545

B 0.572727

C 3.43636

D 6.87273

17. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 4 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 12 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 20 4

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

18. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7

con ecuacion:

28 y − 11 y′ + y′′ = 7 e4 t

A Y (s) = 21+7 s28−11 s+s2

B Y (s) = −21+7 s(−4+s) (28+11 s+s2)

C Y (s) = −21+7 s(−4+s) (28−11 s+s2)

D Y (s) = 21+7 s(−4+s) (28−11 s+s2)

19. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 150 galones contiene 75 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 3 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 15 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 14gal/min. Encuentre la cantidad de sal en el tanque en el instante en que se llena.

Respuesta:

20. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = (16 + s2)−1

B F (s) = 8 s(−16+s2)2

C F (s) = 16+s2

−16+s2

D F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

21. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

22. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 2 por ciento y que hay 200 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 5

horas?

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

36 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 8 cos(6 t) + 136 (1− cos(12 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(12 t)) U2π(t)

B y(t) = 8 cos(6 t) + 118 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

18 (1− cos(6 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 20 5

C y(t) = 43 sen(6 t) + 1

36 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 136 (1− cos(6 t)) U2π(t)

D y(t) = 8 cos(6 t) + 136 (1 + cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1 + cos(6 t)) U2π(t)

E y(t) = 8 cos(6 t) + 136 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(6 t)) U2π(t)

24. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + y3 = 0

B x3 + 2x y + y3 = 0

C x2 + 3x y + y2 = 0

D x2 + x y + y2 = 0

E x2 + 2x y + y2 = 0

F x3 + 3x y + y3 = 0

G x3 + x y + y3 = 0

H x2 + y2 = 0

25. Un cuerpo con peso de 5 libras cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:21

1. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 33oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 28o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 21o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

2. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = s(64+s2)2

B F (s) = s(−64+s2)2

C F (s) = 1(64+s2)2

D F (s) = 1(−64+s2)2

3. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 8 horas tenıa una profundidad de 2 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 12. horas

B 8 horas adicionales

C 40.9706 horas

D 27.3137 horas

4. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

5. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 15 ) = 1 y y′( 1

5 ) = 10 a la ED:

y′′ =5 y′√y

Respuesta:

6. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. Inicialmente 7 kilogramos de sal estan disueltos en un tanque de 250 litros de agua, y entonces una solucion, tambien de sal

y con una concentracion de 0.02 kilogramos por litro, es vertida al interior del tanque a un ritmo de 3 litros por minuto. La

solucion dentro del tanque se mantiene homogenea y se drena a la misma velocidad a la cual se vierte manteniendo constante

el volumen total del lıquido. Determine la concentracion de sal en el interior del recipiente al cabo de 5 minutos.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 21 2

8. Un cuerpo con peso de 10 libras cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 6 y ED:

6 y + y′ = t cos(3 t) + sen(3 t) e7 t

A Y (s) =6+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ −7+s

58−14 s+s2

6+s

B Y (s) =6+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 358+14 s+s2

6+s

C Y (s) =6+ 6 s

(9+s2)2+ 3

58−14 s+s2

6+s

D Y (s) =6+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 358−14 s+s2

6+s

10. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 18 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 6 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

11. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(4 e(7+3 x) + 4 y

)dx+

(5 e(4+6 y) + 4x

)dy = 0

A 43 e

(7+3 x) + 103 e

(4+6 y) x y = C

B 43 e

(7+3 x) + 56 e

(4+6 y) + x+ 4 y = C

C 56 e

(4+6 y) + 163 e

(7+3 x) x y = C

D 43 e

(7+3 x) + 56 e

(4+6 y) + 4x y = C

12. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 2 y2

x2

A −xy = C + ln(x2)

B − 1u = C + 2 ln(x)

C −xy = C + ln(2x)

D yx = C− 2 ln(x)

E xy = C + 2 ln(x)

F − 1y = C + 2 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 21 3

13. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = − 12 x−

12 tan(2x)

B yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

C yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

D yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

E yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

F yp = x+ tan(2x)

14. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

5x y +(4 + x2

)y′ = 4x (4 + x2)

6

A y = − 417 (4 + x2)

−6+ C (4 + x2)

52

B y = C (4 + x2)52 + 4

17 (4 + x2)11

C y = C

(4+x2)52

+ 417 (4 + x2)

6

D y = C (4 + x2)52 − 4

17 (4 + x2)11

15. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

49 y + y′′ = 5 cos(8x) + 3 sen(8x)

A y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 115 (5 cos(8x) + 3 sen(8x))

B y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 115 (−5 cos(8x)− 3 sen(8x))

C y = C1 cos(7x) + C2 sen(7x) + 115 (−5 cos(8x) + 3 sen(8x))

D y = C1 cos(7x) + 115 (−5 cos(7x)− 3 sen(7x)) + C2 sen(7x)

16. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 5 por ciento y que hay 100 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 5

horas?

Respuesta:

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(8 t)

A F (s) = 16 s(−64+s2)2

B F (s) = (64 + s2)−1

C F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

D F (s) = 64+s2

−64+s2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 21 4

18. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 80 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

19. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.9

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 60 por ciento de Io?

Respuesta:

20. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 15 anos solamente permanecıa el 90 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 49.3411anos.

B tmedia = 197.364anos.

C tmedia = 98.6822anos.

D tmedia = 8.33333anos.

21. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 9− 3x− 3 y + x y

Respuesta:

22. En un circuito serie RC con C = 1100H, R = 300Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 3

−3 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

23. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

36 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 2 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 2 cos(6 t) + 136 (1 + cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1 + cos(6 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 21 5

B y(t) = 2 cos(6 t) + 136 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(6 t)) U2π(t)

C y(t) = 13 sen(6 t) + 1

36 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 136 (1− cos(6 t)) U2π(t)

D y(t) = 2 cos(6 t) + 118 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

18 (1− cos(6 t)) U2π(t)

E y(t) = 2 cos(6 t) + 136 (1− cos(12 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(12 t)) U2π(t)

24. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

65 + 2 s+ s2

Respuesta:

25. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 32 de pulgada, tiene una radio de 3

16 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 1.14286

B 2.28571

C 3.42857

D 6.85714

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:22

1. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

25 y − 10 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

2. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 2 y3

x3

A − 1y2 = C− 2 ln(x)

B −x2

y2 = C + 2 ln(x)

C y2 = x2 (C− 4 ln(x))

D x2

y2 = C + 2 ln(x)

E x2

y2 = C− 4 ln(x)

3. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 4 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

4. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x2 + x y + y2 = 0

B x2 + y2 = 0

C x3 + y3 = 0

D x2 + 2x y + y2 = 0

E x3 + 2x y + y3 = 0

F x2 + 3x y + y2 = 0

G x3 + x y + y3 = 0

H x3 + 3x y + y3 = 0

5. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(3 t) + cos(4 t)

t

A F (s) = 12 ln( 9+s2

16+s2 )

B F (s) = − s9+s2 + s

16+s2

C F (s) = ln( 4+s3+s )

D F (s) = s9+s2 + s

16+s2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 22 2

6. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.9

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 40 por ciento de Io?

Respuesta:

7. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8

con ecuacion:

24 y − 11 y′ + y′′ = 8 e3 t

A Y (s) = −16+8 s(−3+s) (24+11 s+s2)

B Y (s) = 16+8 s(−3+s) (24−11 s+s2)

C Y (s) = 16+8 s24−11 s+s2

D Y (s) = −16+8 s(−3+s) (24−11 s+s2)

8. Un cuerpo con peso de 3 libras cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

9. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

10. Un recipiente contiene 20 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 6 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.5 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

20 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 6 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 30 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

11. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

64 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 6 cos(8 t) + 164 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(8 t)) U2π(t)

B y(t) = 6 cos(8 t) + 132 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

32 (1− cos(8 t)) U2π(t)

C y(t) = 6 cos(8 t) + 164 (1− cos(16 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(16 t)) U2π(t)

D y(t) = 34 sen(8 t) + 1

64 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 164 (1− cos(8 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 22 3

E y(t) = 6 cos(8 t) + 164 (1 + cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1 + cos(8 t)) U2π(t)

12. En 1964, cientıficos sovieticos hicieron un nuevo elemento, mediante el bombardeo de atomos de plutonio, el cual tenıa

numero atomico 104. La vida media de este elemento llamado E104 es de 0.15 segundos. Si es producido a un ritmo de

49× 10−5 microgramos por segundo y bajo el supuesto que no habıa presente tal material , Cuantos microgramos habrıa al

cabo de 30 segundos?

Respuesta:

13. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 14 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

14. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)B y = e

∫1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

C y =C+

∫ cos(x)x dx

x

D y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

15. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 3 por ciento y que hay 300 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 5

horas?

Respuesta:

16. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 4 y y′′

A y5 = 1024 + 5 x√2

B y = 4 e14 x

C y34 = 2

√2 + 3

4 x

D y34 = 2

√2 + 3

4x√2

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(6 t)

A F (s) = 36+s2

(−36+s2)2

B F (s) = (36 + s2)−1

C F (s) = 12 s(−36+s2)2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 22 4

D F (s) = 36+s2

−36+s2

18. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.6 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

19. En un circuito serie RC con C = 1300H, R = 600Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

20. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e6 x determine una solucion

particular a la ED:

− 36 y

1− 6x+

36x y′

1− 6x+ y′′ = 1− 6x

A yp = 1 + 6x+ 36x2

B yp = − 136 −

16 x+ x2

C yp = 1− 6x+ x2

D yp = 136 + 1

6 x+ x2

E yp = 1 + 6x− x2

F yp = 36 + 6x+ x2

21. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 297oF, 6 minutos despues su temperatura es de 190oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 75oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 91oF?

A 23.1028

B 23.9919

C 3.50596

D 11.5514

22. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6− 2x− 3 y + x y

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 22 5

23. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(5 t)− sen(5 t)) e−t

B f(t) = (cos(5 t)− 15 sen(5 t)) e−t

C f(t) = cos(5 t)− sen(5 t)

D f(t) = cos(5 t)− 15 sen(5 t)

24. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

25. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 152 de pulgada, tiene un lado de 7

4 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 1.30435

B 0.652174

C 3.91304

D 7.82609

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:23

1. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 19 anos solamente permanecıa el 85 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 11.1765anos.

B tmedia = 81.0355anos.

C tmedia = 162.071anos.

D tmedia = 40.5177anos.

2. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 134 de pulgada, tiene una radio de 19

8 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 7.42857

B 11.1429

C 22.2857

D 3.71429

3. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(7 e(3+9 x) + 4 y

)dx+

(6 e(8+5 y) + 4x

)dy = 0

A 79 e

(3+9 x) + 245 e

(8+5 y) x y = C

B 79 e

(3+9 x) + 65 e

(8+5 y) + x+ 4 y = C

C 79 e

(3+9 x) + 65 e

(8+5 y) + 4x y = C

D 65 e

(8+5 y) + 289 e

(3+9 x) x y = C

4. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se sextuplica en 4 anos, cuantos anos demorara en septuplicarse?

A 4.66667

B 7.

C 4.34413

D 9.05882

5. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

Page 112: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 23 2

6. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.8 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

7. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. Un cuerpo con peso de 10 libras cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

9. Un recipiente contiene 100 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 4 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.5 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

100 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 4 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 20 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

10. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(5 t) + cos(8 t)

t

A F (s) = 12 ln( 25+s2

64+s2 )

B F (s) = − s25+s2 + s

64+s2

C F (s) = s25+s2 + s

64+s2

D F (s) = ln( 8+s5+s )

11. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 72oF, al exterior en donde la temperatura

es 11oF. Despues de 8 segundos, el termometro marca 42oF. Cuanto marca el termometro 25 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

12. En un circuito serie RC con C = 1400H, R = 400Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 5

−2 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 23 3

13. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 9 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 97 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

14. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

9x y +(25 + x2

)y′ = 6x (25 + x2)

4

A y = − 617 (25 + x2)

−4+ C (25 + x2)

92

B y = C

(25+x2)92

+ 617 (25 + x2)

4

C y = C (25 + x2)92 + 6

17 (25 + x2)13

D y = C (25 + x2)92 − 6

17 (25 + x2)13

15. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 5

con ecuacion:

15 y − 8 y′ + y′′ = 5 e3 t

A Y (s) = −10+5 s(−3+s) (15+8 s+s2)

B Y (s) = 10+5 s15−8 s+s2

C Y (s) = −10+5 s(−3+s) (15−8 s+s2)

D Y (s) = 10+5 s(−3+s) (15−8 s+s2)

16. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

B y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

C y(t) = 6 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

E y(t) = 35 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

17. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 4 y2

x2

A −xy = C + ln(4x)

B yx = C− 4 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 23 4

C − 1u = C + 4 ln(x)

D − 1y = C + 4 ln(x)

E xy = C + 4 ln(x)

F −xy = C + ln(x4)

18. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 6 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

19. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(7 t)

A F (s) = (49 + s2)−1

B F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

C F (s) = 49+s2

−49+s2

D F (s) = 14 s(−49+s2)2

20. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

Respuesta:

21. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.8

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.8 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

22. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e7 y + e(9 x+7 y)

A y = C + 9 e9 x

B e7 y = −7 + C + 79 e

9 x

C y = C + 19 e

9 x

D e7 y = C + 79 e

9 x − 7x

E e−7 y = C− 97 e

9 x + 17 x

F e−7 y = C− 79 e

9 x + 7x

23. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 16 ) = 1 y y′( 1

6 ) = 12 a la ED:

y′′ =6 y′√y

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 23 5

24. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

25. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (6x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 (csc(6x) sec(6x) + tan(6x)) y′ + y′′ = tan(6x)

A yp = 16 x+ 1

6 tan(6x)

B yp = − 16 x+ 1

36 tan(6x)

C yp = − 16 x−

16 tan(6x)

D yp = x+ tan(6x)

E yp = − 16 x+ 1

6 tan(6x)

F yp = 16 x+ 1

36 tan(6x)

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:24

1. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 10 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 107 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

2. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 6 horas tenıa una profundidad de 2 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 9. horas

B 6 horas adicionales

C 30.7279 horas

D 20.4853 horas

3. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7

con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 7 e8 t

A Y (s) = −49+7 s(−8+s) (56−15 s+s2)

B Y (s) = −49+7 s(−8+s) (56+15 s+s2)

C Y (s) = 49+7 s56−15 s+s2

D Y (s) = 49+7 s(−8+s) (56−15 s+s2)

4. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)5) y′′ = 4

A ln(z) = (25 )

12 (4x+ C1)

12

B∫z ln(z) dz = 4

5 y

C 5 z (−1 + ln(z)) = 4x+ C1

D 5 (−z + z ln(z)) = 4 y + C1

5. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

B y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)C y =

C+∫ cos(x)

x dx

x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 24 2

D y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

6. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e5 y + e(6 x+5 y)

A e5 y = −5 + C + 56 e

6 x

B y = C + 16 e

6 x

C e5 y = C + 56 e

6 x − 5x

D e−5 y = C− 65 e

6 x + 15 x

E e−5 y = C− 56 e

6 x + 5x

F y = C + 6 e6 x

7. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(8 e(7+5 x) + 8 y

)dx+

(6 e(2+5 y) + 8x

)dy = 0

A 85 e

(7+5 x) + 65 e

(2+5 y) + x+ 8 y = C

B 85 e

(7+5 x) + 65 e

(2+5 y) + 8x y = C

C 65 e

(2+5 y) + 645 e

(7+5 x) x y = C

D 85 e

(7+5 x) + 485 e

(2+5 y) x y = C

8. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e6 x determine una solucion

particular a la ED:

− 36 y

1− 6x+

36x y′

1− 6x+ y′′ = 1− 6x

A yp = 136 + 1

6 x+ x2

B yp = − 136 −

16 x+ x2

C yp = 36 + 6x+ x2

D yp = 1 + 6x− x2

E yp = 1 + 6x+ 36x2

F yp = 1− 6x+ x2

9. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

65 + 2 s+ s2

Respuesta:

10. La cantidad de zebras en cierta zona de Africa crece con una rapidez proporcional a la raız cubica de la cantidad de zebras

en cada momento. Si inicialmente se cuentan 500 zebras y al cabo de un ano son 1500 . Cuantos habra al cabo de 2 anos?

A 3000

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 24 3

B 2486.75

C 4500

D 2808.89

11. Un cuerpo con peso de 8 libras cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

12. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

13. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(4 t)− cos(5 t)

t

A F (s) = ln( 4+s5+s )

B F (s) = 12 ln( 25+s2

16+s2 )

C F (s) = s16+s2 −

s25+s2

D F (s) = s16+s2 + s

25+s2

14. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 600 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

15. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 6 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 6 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 3 sen(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 6 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

E y(t) = 6 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

16. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.3

metros bajo la superficie es de 40 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 50 por ciento de Io?

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 24 4

17. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

18. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 72 de pulgada, tiene un lado de 5

2 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 10.5

B 3.5

C 21.

D 1.75

19. En un circuito serie RC con C = 1100H, R = 200Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 3

−2 para 3 ≤ t < 6

0 para 6 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 9 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

20. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = 16+s2

−16+s2

B F (s) = (16 + s2)−1

C F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

D F (s) = 8 s(−16+s2)2

21. El profesor Uresti siempre toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del cafe es de

200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 110o F en un cuarto que esta a

67o F. Sin embargo, el profesor Uresti nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 93oF. Cuando el profesor

tomara su cafe? Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

22. Un recipiente contiene 20 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.08 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 6 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion

del tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 20 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

23. Utilizando la sustitucion y = ux2 resuelva la EDO:

y′ = 5x3 + 2y

x

A y = C + 5x3

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 24 5

B y = 5x2 + Cx4

C y = Cx2 + 52 x

4

D y = C + 5x2

E y = Cx2 + 5x4

24. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.4 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

25. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 54 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:25

1. Un tanque inicialmente tiene 240 galones de agua limpia, pero una solucion de sal de concentracion desconocida se vierte a

un ritmo de 6 galones por minuto. Si a la vez que se vierte se extrae solucion a la misma velocidad y si al cabo de 30 minutos

la concentracion en el tanque fue de 0.1 libras de sal por galon, determine la concentracion de la solucion vertida (en libras

por galon).

Respuesta:

2. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + y3 = 0

B x3 + 3x y + y3 = 0

C x2 + 2x y + y2 = 0

D x2 + y2 = 0

E x2 + 3x y + y2 = 0

F x3 + x y + y3 = 0

G x3 + 2x y + y3 = 0

H x2 + x y + y2 = 0

3. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (6x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 (csc(6x) sec(6x) + tan(6x)) y′ + y′′ = tan(6x)

A yp = x+ tan(6x)

B yp = − 16 x−

16 tan(6x)

C yp = 16 x+ 1

6 tan(6x)

D yp = − 16 x+ 1

36 tan(6x)

E yp = 16 x+ 1

36 tan(6x)

F yp = − 16 x+ 1

6 tan(6x)

4. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 4 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 23 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 25 2

5. El profesor Uresti siempre toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del cafe es de

200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 120o F en un cuarto que esta a

73o F. Sin embargo, el profesor Uresti nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 98oF. Cuando el profesor

tomara su cafe? Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

6. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

B y =C+

∫ cos(x)x dx

x

C y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

D y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)7. Un cuerpo con peso de 4 libras cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

8. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(7 t)

A F (s) = (49 + s2)−1

B F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

C F (s) = 49+s2

−49+s2

D F (s) = 14 s(−49+s2)2

9. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(6 t)− cos(7 t)

t

A F (s) = 12 ln( 49+s2

36+s2 )

B F (s) = ln( 6+s7+s )

C F (s) = s36+s2 −

s49+s2

D F (s) = s36+s2 + s

49+s2

10. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 3 y2

x2

A − 1y = C + 3 ln(x)

B −xy = C + ln(x3)

C −xy = C + ln(3x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 25 3

D yx = C− 3 ln(x)

E xy = C + 3 ln(x)

F − 1u = C + 3 ln(x)

11. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 15 anos solamente permanecıa el 80 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 9.375anos.

B tmedia = 46.5943anos.

C tmedia = 23.2971anos.

D tmedia = 93.1885anos.

12. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

13. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 1 por ciento y que hay 200 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 6

horas?

Respuesta:

14. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−64 + 8 s

−16 s+ s3

Respuesta:

15. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

9 y − 6 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

16. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.9 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

17. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 25 4

A y23 = 3

23 + 2

3 x

B y = 3 e13 x

C y4 = 81 + 4 x

313

D y23 = 3

23 + 2

3x

313

18. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 200Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 4

−3 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

19. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.1

metros bajo la superficie es de 40 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 50 por ciento de Io?

Respuesta:

20. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 6 horas tenıa una profundidad de 4 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 20.4853 horas

B 9. horas

C 6 horas adicionales

D 30.7279 horas

21. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 1712 de pulgada, tiene un lado de 13

12 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 2.125

B 25.5

C 4.25

D 12.75

22. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 7

√x

y

Respuesta:

23. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

24. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 2 y ED:

6 y + y′ = t cos(7 t) + sen(7 t) e7 t

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 25 5

A Y (s) =2+ 14 s

(49+s2)2+ 7

98−14 s+s2

6+s

B Y (s) =2+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ −7+s

98−14 s+s2

6+s

C Y (s) =2+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ 798+14 s+s2

6+s

D Y (s) =2+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ 798−14 s+s2

6+s

25. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

16 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 8 cos(4 t) + 116 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(8 t)) U2π(t)

B y(t) = 8 cos(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 8 cos(4 t) + 116 (1 + cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1 + cos(4 t)) U2π(t)

D y(t) = 8 cos(4 t) + 18 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

8 (1− cos(4 t)) U2π(t)

E y(t) = 2 sen(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:26

1. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(8 e(9+6 x) + 6 y

)dx+

(3 e(6+4 y) + 6x

)dy = 0

A 43 e

(9+6 x) + 92 e

(6+4 y) x y = C

B 43 e

(9+6 x) + 34 e

(6+4 y) + x+ 6 y = C

C 43 e

(9+6 x) + 34 e

(6+4 y) + 6x y = C

D 34 e

(6+4 y) + 8 e(9+6 x) x y = C

2. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (2x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−2 (csc(2x) sec(2x) + tan(2x)) y′ + y′′ = tan(2x)

A yp = − 12 x−

12 tan(2x)

B yp = − 12 x+ 1

4 tan(2x)

C yp = 12 x+ 1

2 tan(2x)

D yp = − 12 x+ 1

2 tan(2x)

E yp = x+ tan(2x)

F yp = 12 x+ 1

4 tan(2x)

3. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

Respuesta:

4. Utilizando la sustitucion y = ux2 resuelva la EDO:

y′ = 3x3 + 2y

x

A y = Cx2 + 3x4

B y = C + 3x3

C y = Cx2 + 32 x

4

D y = C + 3x2

E y = 3x2 + Cx4

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 26 2

5. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 8 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 8 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 sen(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 8 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

6. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(3 t) + cos(8 t)

t

A F (s) = ln( 8+s3+s )

B F (s) = s9+s2 + s

64+s2

C F (s) = − s9+s2 + s

64+s2

D F (s) = 12 ln( 9+s2

64+s2 )

7. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.9

metros bajo la superficie es de 40 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.9 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

8. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 1710 de pulgada, tiene una radio de 13

20 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 9.71429

B 3.2381

C 1.61905

D 4.85714

9. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7

con ecuacion:

28 y − 11 y′ + y′′ = 7 e4 t

A Y (s) = 21+7 s28−11 s+s2

B Y (s) = −21+7 s(−4+s) (28−11 s+s2)

C Y (s) = 21+7 s(−4+s) (28−11 s+s2)

D Y (s) = −21+7 s(−4+s) (28+11 s+s2)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 26 3

10. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

7x y +(36 + x2

)y′ = x (36 + x2)

8

A y = C

(36+x2)72

+ 123 (36 + x2)

8

B y = C (36 + x2)72 − 1

23 (36 + x2)15

C y = C (36 + x2)72 + 1

23 (36 + x2)15

D y = − 123 (36 + x2)

−8+ C (36 + x2)

72

11. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 10 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

12. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

13. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 61 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

14. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 3 y y′′

A y = 3 e13 x

B y23 = 3

23 + 2

3 x

C y23 = 3

23 + 2

3x

313

D y4 = 81 + 4 x

313

15. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 80 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

16. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(8 t)

A F (s) = 16 s(−64+s2)2

B F (s) = 64+s2

(−64+s2)2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 26 4

C F (s) = (64 + s2)−1

D F (s) = 64+s2

−64+s2

17. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 9 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 3 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

18. Un recipiente contiene 50 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 3 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.3 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

50 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 3 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 30 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

19. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo en

2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en el

que la poblacion sea de 3200 millones.

Respuesta:

20. En un circuito serie RC con C = 1300H, R = 600Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

21. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

64 y − 16 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

22. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 33oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 27o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 20o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

23. Indique la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

dy

dx= −e4 y + e(2 x+4 y)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 26 5

A y = C + 2 e2 x

B e4 y = −4 + C + 2 e2 x

C e−4 y = C− 2 e2 x + 4x

D e4 y = C + 2 e2 x − 4x

E y = C + 12 e

2 x

F e−4 y = C− 12 e

2 x + 14 x

24. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

25. Un cuerpo con peso de 5 libras cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:27

1. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 16 ) = 1 y y′( 1

6 ) = 12 a la ED:

y′′ =6 y′√y

Respuesta:

2. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 3 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 32 sen(2 t) + 1

4 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 14 (1− cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 3 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 3 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 3 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

3. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 2

con ecuacion:

6 y − 5 y′ + y′′ = 2 e3 t

A Y (s) = 4+2 s6−5 s+s2

B Y (s) = 4+2 s(−3+s) (6−5 s+s2)

C Y (s) = −4+2 s(−3+s) (6+5 s+s2)

D Y (s) = −4+2 s(−3+s) (6−5 s+s2)

4. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

65 + 2 s+ s2

Respuesta:

5. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 5

√x

y

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 27 2

6. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 78 de pulgada, tiene un lado de 1

4 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 1.4

B 8.4

C 0.7

D 4.2

7. En un circuito serie RC con C = 1250H, R = 500Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

8. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 1 hr el numero de bacterias estimado es 65N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se cuatriplique.

A 15.

B 3.33333

C 3.80178

D 7.60357

9. En 1964, cientıficos sovieticos hicieron un nuevo elemento, mediante el bombardeo de atomos de plutonio, el cual tenıa

numero atomico 104. La vida media de este elemento llamado E104 es de 0.15 segundos. Si es producido a un ritmo de

43× 10−5 microgramos por segundo y bajo el supuesto que no habıa presente tal material , Cuantos microgramos habrıa al

cabo de 60 segundos?

Respuesta:

10. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 75 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

11. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 100 galones contiene 50 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 6 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 10 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 9gal/min. Encuentre la cantidad de sal en el tanque en el instante en que se llena.

Respuesta:

12. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 27 3

13. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(8 t)− cos(9 t)

t

A F (s) = s64+s2 + s

81+s2

B F (s) = s64+s2 −

s81+s2

C F (s) = ln( 8+s9+s )

D F (s) = 12 ln( 81+s2

64+s2 )

14. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 4 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

15. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.4

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.4 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

16. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

17. Un cuerpo con peso de 4 libras cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

18. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 12 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 4 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

19. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

B y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

C y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)D y =

C+∫ cos(x)

x dx

x

20. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 27 4

A F (s) = (25 + s2)−1

B F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

C F (s) = 10 s(−25+s2)2

D F (s) = 25+s2

−25+s2

21. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 3 y2

x2

A −xy = C + ln(x3)

B − 1y = C + 3 ln(x)

C − 1u = C + 3 ln(x)

D xy = C + 3 ln(x)

E yx = C− 3 ln(x)

F −xy = C + ln(3x)

22. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 291oF, 9 minutos despues su temperatura es de 204oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 69oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 92oF?

A 41.0224

B 20.5862

C 41.1724

D 5.75288

23. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (4x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−4 (csc(4x) sec(4x) + tan(4x)) y′ + y′′ = tan(4x)

A yp = 14 x+ 1

16 tan(4x)

B yp = − 14 x+ 1

16 tan(4x)

C yp = 14 x+ 1

4 tan(4x)

D yp = − 14 x−

14 tan(4x)

E yp = − 14 x+ 1

4 tan(4x)

F yp = x+ tan(4x)

24. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(2 e(4+5 x) + 6 y

)dx+

(2 e(6+7 y) + 6x

)dy = 0

A 25 e

(4+5 x) + 127 e

(6+7 y) x y = C

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 27 5

B 25 e

(4+5 x) + 27 e

(6+7 y) + x+ 6 y = C

C 25 e

(4+5 x) + 27 e

(6+7 y) + 6x y = C

D 27 e

(6+7 y) + 125 e

(4+5 x) x y = C

25. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:28

1. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 299oF, 5 minutos despues su temperatura es de 193oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 71oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 91oF?

A 19.4588

B 19.6226

C 9.81132

D 3.11794

2. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 4 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

B y(t) = 25 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 4 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

E y(t) = 4 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

3. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(7 t)

A F (s) = (49 + s2)−1

B F (s) = 49+s2

−49+s2

C F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

D F (s) = 14 s(−49+s2)2

4. Utilizando la sustitucion y = ux2 resuelva la EDO:

y′ = 9x3 + 2y

x

A y = Cx2 + 92 x

4

B y = C + 9x3

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 28 2

C y = C + 9x2

D y = Cx2 + 9x4

E y = 9x2 + Cx4

5. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 1714 de pulgada, tiene un lado de 17

16 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 24.

B 8.

C 48.

D 4.

6. Dado que y1 = e−3x y y2 = xe−3x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

9 y + 6 y′ + y′′ =1

xe−3 x

A y = −x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + x ln(x) e−3 x

B y = x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − ln(x)

C y = x e−3 x + C1 e−3 x + xC2 e

−3 x − x ln(x) e−3 x

D y = −x+ C1 e−3 x + xC2 e

−3 x + ln(x)

7. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

9x y +(1 + x2

)y′ = 5x

(1 + x2

)A y = C (1 + x2)

92 − 5

11 (1 + x2)10

B y = − 511 (1 + x2)

−1+ C (1 + x2)

92

C y = C (1 + x2)92 + 5

11 (1 + x2)10

D y = C

(1+x2)92

+ 511 (1 + x2)

8. La cantidad de ratones en cierta zona de Asia crece con una rapidez proporcional a la raız cuarta de la cantidad de ratones

en cada momento. Si inicialmente se cuentan 200 ratones y al cabo de un ano son 600 . Cuantos habra al cabo de 2 anos?

A 1086.77

B 1800

C 962.921

D 1200

9. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(2 t)− cos(3 t)

t

A F (s) = 12 ln( 9+s2

4+s2 )

B F (s) = s4+s2 + s

9+s2

C F (s) = ln( 2+s3+s )

D F (s) = s4+s2 −

s9+s2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 28 3

10. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 15 ) = 1 y y′( 1

5 ) = 10 a la ED:

y′′ =5 y′√y

Respuesta:

11. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 10 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

12. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 5 y ED:

6 y + y′ = t cos(4 t) + sen(4 t) e2 t

A Y (s) =5+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ −2+s

20−4 s+s2

6+s

B Y (s) =5+ 8 s

(16+s2)2+ 4

20−4 s+s2

6+s

C Y (s) =5+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ 420−4 s+s2

6+s

D Y (s) =5+ 2 s2

(16+s2)2−(16+s2)−1

+ 420+4 s+s2

6+s

13. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 90 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 2

−2 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

16. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

50 + 2 s+ s2

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 28 4

17. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 1 + x+ C1 e3 x + C2 e

−x

Respuesta:

18. Un cuerpo con peso de 5 libras cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

19. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 64 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

20. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 150 galones contiene 75 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 2 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 40 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 20gal/min. Encuentre: 1) la cantidad de sal en el tanque en el momento que se

llena (en libras). 2) La velocidad a la cual esta saliendo sal en ese instante (en libras por minuto). 3) La cantidad de sal

que ha salido del tanque desde el inicio y hasta ese momento (en libras).

Respuesta:

21. Una cadena de 3 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 12 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 4 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

22. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + y3 = 0

B x2 + 2x y + y2 = 0

C x3 + 2x y + y3 = 0

D x2 + 3x y + y2 = 0

E x2 + y2 = 0

F x3 + x y + y3 = 0

G x3 + 3x y + y3 = 0

H x2 + x y + y2 = 0

23. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 28 5

24. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6− 3x− 2 y + x y

Respuesta:

25. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.7

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 40 por ciento de Io?

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:29

1. Un cuerpo con peso de 9 libras cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

2. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.8

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 60 por ciento de Io?

Respuesta:

3. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 16 metros y al cabo de 4 horas tenıa una profundidad de 8 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 13.6569 horas

B 20.4853 horas

C 6. horas

D 4 horas adicionales

4. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 8

√x

y

Respuesta:

5. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 8 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 87 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

6. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = x+ tan(3x)

B yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

C yp = − 13 x−

13 tan(3x)

D yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 29 2

E yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

F yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

7. Todos los dıas la maestra Trevino toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 110oF en un cuarto

que esta a 65oF. Sin embargo, la maestra Trevino nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 95oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

8. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

6x y +(64 + x2

)y′ = 5x (64 + x2)

8

A y = − 522 (64 + x2)

−8+ C (64 + x2)

3

B y = C (64 + x2)3 − 5

22 (64 + x2)14

C y = C (64 + x2)3

+ 522 (64 + x2)

14

D y = C(64+x2)3

+ 522 (64 + x2)

8

9. Un recipiente contiene 90 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.08 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 5 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion

del tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 90 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 5 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

10. En un circuito serie RC con C = 1500H, R = 500Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 5

−2 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

11. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(3 e(3+2 x) + 6 y

)dx+

(8 e(2+7 y) + 6x

)dy = 0

A 87 e

(2+7 y) + 9 e(3+2 x) x y = C

B 32 e

(3+2 x) + 87 e

(2+7 y) + x+ 6 y = C

C 32 e

(3+2 x) + 87 e

(2+7 y) + 6x y = C

D 32 e

(3+2 x) + 487 e

(2+7 y) x y = C

12. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7

con ecuacion:

21 y − 10 y′ + y′′ = 7 e3 t

A Y (s) = −14+7 s(−3+s) (21+10 s+s2)

B Y (s) = 14+7 s21−10 s+s2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 29 3

C Y (s) = 14+7 s(−3+s) (21−10 s+s2)

D Y (s) = −14+7 s(−3+s) (21−10 s+s2)

13. Utilizando la sustitucion y = ux2 resuelva la EDO:

y′ = 3x3 + 2y

x

A y = 3x2 + Cx4

B y = Cx2 + 32 x

4

C y = C + 3x3

D y = C + 3x2

E y = Cx2 + 3x4

14. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

Respuesta:

15. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

16. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo en

2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en el

que la poblacion sea de 2900 millones.

Respuesta:

17. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 4 y y′′

A y34 = 2

√2 + 3

4 x

B y5 = 1024 + 5 x√2

C y = 4 e14 x

D y34 = 2

√2 + 3

4x√2

18. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 1912 de pulgada, tiene una radio de 3

10 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 7.4026

B 2.46753

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 29 4

C 1.23377

D 3.7013

19. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

49 y − 14 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

20. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

A F (s) = (25 + s2)−1

B F (s) = 10 s(−25+s2)2

C F (s) = 25+s2

−25+s2

D F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

21. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

22. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5750 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.513393

B 0.770089

C 0.490802

D 0.368102

23. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(2 t)− cos(5 t)

t

A F (s) = s4+s2 + s

25+s2

B F (s) = s4+s2 −

s25+s2

C F (s) = ln( 2+s5+s )

D F (s) = 12 ln( 25+s2

4+s2 )

24. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 29 5

25. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

64 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 4 cos(8 t) + 164 (1− cos(16 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(16 t)) U2π(t)

B y(t) = 4 cos(8 t) + 132 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

32 (1− cos(8 t)) U2π(t)

C y(t) = 4 cos(8 t) + 164 (1 + cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1 + cos(8 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 cos(8 t) + 164 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(8 t)) U2π(t)

E y(t) = 12 sen(8 t) + 1

64 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 164 (1− cos(8 t)) U2π(t)

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:30

1. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

25 y − 10 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

2. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 3 y3

x3

A x2

y2 = C + 3 ln(x)

B −x2

y2 = C + 3 ln(x)

C x2

y2 = C− 6 ln(x)

D y2 = x2 (C− 6 ln(x))

E − 1y2 = C− 3 ln(x)

3. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

5x y +(64 + x2

)y′ = 4x (64 + x2)

6

A y = C

(64+x2)52

+ 417 (64 + x2)

6

B y = C (64 + x2)52 − 4

17 (64 + x2)11

C y = C (64 + x2)52 + 4

17 (64 + x2)11

D y = − 417 (64 + x2)

−6+ C (64 + x2)

52

4. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 53 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

5. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

6. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 16 ) = 1 y y′( 1

6 ) = 12 a la ED:

y′′ =6 y′√y

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 30 2

7. Un recipiente contiene 80 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.08 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 2 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion

del tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 80 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 2 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

8. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 85 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

9. En un circuito serie RC con C = 3800H, R = 400Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 2

−4 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

10. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(2 t)− cos(9 t)

t

A F (s) = ln( 2+s9+s )

B F (s) = s4+s2 + s

81+s2

C F (s) = s4+s2 −

s81+s2

D F (s) = 12 ln( 81+s2

4+s2 )

11. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−27− 3 s

−9 s+ s3

Respuesta:

12. Un cuerpo con peso de 5 libras cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

13. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se cuatriplica en 6 anos, cuantos anos demorara en sextuplicarse?

A 13.5

B 17.4706

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 30 3

C 7.75489

D 9.

14. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 20 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 103 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

15. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 5 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

B y(t) = 12 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 5 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 5 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

E y(t) = 5 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

16. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 2 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

17. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + 3x y + y3 = 0

B x2 + 3x y + y2 = 0

C x2 + x y + y2 = 0

D x3 + y3 = 0

E x2 + 2x y + y2 = 0

F x2 + y2 = 0

G x3 + 2x y + y3 = 0

H x3 + x y + y3 = 0

18. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 30 4

A yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

B yp = − 13 x−

13 tan(3x)

C yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

D yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

E yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

F yp = x+ tan(3x)

19. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.1

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 60 por ciento de Io?

Respuesta:

20. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(6 t)

A F (s) = 36+s2

−36+s2

B F (s) = 36+s2

(−36+s2)2

C F (s) = (36 + s2)−1

D F (s) = 12 s(−36+s2)2

21. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

22. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 32oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 25o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 18o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

23. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 10− 2x− 5 y + x y

Respuesta:

24. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 52 de pulgada, tiene un lado de 17

20 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 30 5

A 0.757576

B 1.51515

C 4.54545

D 9.09091

25. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 5 y ED:

5 y + y′ = t cos(7 t) + sen(7 t) e8 t

A Y (s) =5+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ 7113−16 s+s2

5+s

B Y (s) =5+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ −8+s

113−16 s+s2

5+s

C Y (s) =5+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ 7113+16 s+s2

5+s

D Y (s) =5+ 14 s

(49+s2)2+ 7

113−16 s+s2

5+s

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:31

1. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 5 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 20− 4x− 5 y + x y

Respuesta:

2. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 1912 de pulgada, tiene un lado de 5

12 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 8.14286

B 1.35714

C 4.07143

D 0.678571

3. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.2

metros bajo la superficie es de 40 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 50 por ciento de Io?

Respuesta:

4. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por el inspector Nunez exactamente a las 8:00 PM,

estando alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 31oC. Dos horas mas tarde, el inspector anoto que

la temperatura del cuerpo era de 26o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 21o C, determine la hora a la

cual el asesinato ocurrio. Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

5. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t sen(5 t)

A F (s) = 1(25+s2)2

B F (s) = s(−25+s2)2

C F (s) = 1(−25+s2)2

D F (s) = s(25+s2)2

6. Inicialmente 6 kilogramos de sal estan disueltos en un tanque de 100 litros de agua, y entonces una solucion, tambien de sal

y con una concentracion de 0.02 kilogramos por litro, es vertida al interior del tanque a un ritmo de 6 litros por minuto. La

solucion dentro del tanque se mantiene homogenea y se drena a la misma velocidad a la cual se vierte manteniendo constante

el volumen total del lıquido. Determine la concentracion de sal en el interior del recipiente al cabo de 15 minutos.

Respuesta:

7. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 4 horas tenıa una profundidad de 6 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 31 2

A 13.6569 horas

B 6. horas

C 4 horas adicionales

D 20.4853 horas

8. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 5 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

9. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−8 + 8 s

−4 s+ s3

Respuesta:

10. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

B y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

C y =C+

∫ cos(x)x dx

x

D y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)11. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 300 individuos y si

inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

12. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

B F (s) = (16 + s2)−1

C F (s) = 8 s(−16+s2)2

D F (s) = 16+s2

−16+s2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 31 3

13. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 3

con ecuacion:

15 y − 8 y′ + y′′ = 3 e5 t

A Y (s) = −12+3 s(−5+s) (15−8 s+s2)

B Y (s) = 12+3 s(−5+s) (15−8 s+s2)

C Y (s) = 12+3 s15−8 s+s2

D Y (s) = −12+3 s(−5+s) (15+8 s+s2)

14. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(8 e(8+7 x) + 8 y

)dx+

(3 e(7+7 y) + 8x

)dy = 0

A 37 e

(7+7 y) + 647 e

(8+7 x) x y = C

B 87 e

(8+7 x) + 37 e

(7+7 y) + x+ 8 y = C

C 87 e

(8+7 x) + 247 e

(7+7 y) x y = C

D 87 e

(8+7 x) + 37 e

(7+7 y) + 8x y = C

15. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 6 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

B y(t) = 3 sen(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 6 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 6 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 6 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

16. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 200Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 90 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 31 4

18. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)5) y′′ = 6

A∫z ln(z) dz = 6

5 y

B 5 (−z + z ln(z)) = 6 y + C1

C 5 z (−1 + ln(z)) = 6x+ C1

D ln(z) = (25 )

12 (6x+ C1)

12

19. Utilizando la sustitucion y = ux2 resuelva la EDO:

y′ = 9x3 + 2y

x

A y = C + 9x3

B y = Cx2 + 92 x

4

C y = C + 9x2

D y = Cx2 + 9x4

E y = 9x2 + Cx4

20. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 8 cos(6x) + 5 sen(6x)

A y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 127 (−8 cos(6x) + 5 sen(6x))

B y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 127 (−8 cos(6x)− 5 sen(6x))

C y = C1 cos(3x) + 127 (−8 cos(3x)− 5 sen(3x)) + C2 sen(3x)

D y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 127 (8 cos(6x) + 5 sen(6x))

21. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

22. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 56 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

23. Un cuerpo con peso de 4 libras cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

24. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e5 x determine una solucion

particular a la ED:

− 25 y

1− 5x+

25x y′

1− 5x+ y′′ = 1− 5x

A yp = 25 + 5x+ x2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 31 5

B yp = 1 + 5x+ 25x2

C yp = 125 + 1

5 x+ x2

D yp = 1 + 5x− x2

E yp = 1− 5x+ x2

F yp = − 125 −

15 x+ x2

25. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 1 por ciento y que hay 300 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 3

horas?

Respuesta:

Page 156: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:32

1. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

x y +(4 + x2

)y′ = 3x (4 + x2)

5

A y = C (4 + x2)12 + 3

11 (4 + x2)6

B y = C (4 + x2)12 − 3

11 (4 + x2)6

C y = − 311 (4 + x2)

−5+ C (4 + x2)

12

D y = C

(4+x2)12

+ 311 (4 + x2)

5

2. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 6 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

3. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

12t sen(6 t)

A F (s) = s(−36+s2)2

B F (s) = 1(−36+s2)2

C F (s) = 1(36+s2)2

D F (s) = s(36+s2)2

4. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 2 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = sen(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 2 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 2 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 2 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 2 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

5. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)3) y′′ = 2

A ln(z) = (23 )

12 (2x+ C1)

12

B∫z ln(z) dz = 2

3 y

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 32 2

C 3 (−z + z ln(z)) = 2 y + C1

D 3 z (−1 + ln(z)) = 2x+ C1

6. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 3 + x+ C1 e5 x + C2 e

−x

Respuesta:

7. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

8. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 4 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 23 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

9. La poblacion de una ciudad crece, en un instante cualquiera, con una rapidez proporcional al numero de habitantes en

dicho instante. Si su poblacion inicial de 1200 aumenta 17 % en 6 anos. Cual sera el numero de personas aproximado en la

poblacion dentro de 24 anos?

A 5616.

B 11232.

C 2248.66

D 10901.6

10. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−64 + 8 s

−16 s+ s3

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e4 x determine una solucion

particular a la ED:

− 16 y

1− 4x+

16x y′

1− 4x+ y′′ = 1− 4x

A yp = 1 + 4x− x2

B yp = 1 + 4x+ 16x2

C yp = 116 + 1

4 x+ x2

D yp = − 116 −

14 x+ x2

E yp = 16 + 4x+ x2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 32 3

F yp = 1− 4x+ x2

12. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 80 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

13. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 30oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 26o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 19o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

14. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + y3 = 0

B x2 + y2 = 0

C x3 + 2x y + y3 = 0

D x2 + 2x y + y2 = 0

E x3 + x y + y3 = 0

F x2 + x y + y2 = 0

G x3 + 3x y + y3 = 0

H x2 + 3x y + y2 = 0

15. Un cuerpo con peso de 9 libras cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1600H, R = 600Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

17. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 8 y ED:

4 y + y′ = t cos(7 t) + sen(7 t) e2 t

A Y (s) =8+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ 753−4 s+s2

4+s

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 32 4

B Y (s) =8+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ −2+s

53−4 s+s2

4+s

C Y (s) =8+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ 753+4 s+s2

4+s

D Y (s) =8+ 14 s

(49+s2)2+ 7

53−4 s+s2

4+s

18. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 910 de pulgada, tiene un lado de 7

20 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 1.63636

B 9.81818

C 0.818182

D 4.90909

19. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 6 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 20− 5x− 4 y + x y

Respuesta:

20. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(2 t)

A F (s) = 4+s2

−4+s2

B F (s) = 4 s(−4+s2)2

C F (s) = 4+s2

(−4+s2)2

D F (s) = (4 + s2)−1

21. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 3 y3

x3

A y2 = x2 (C− 6 ln(x))

B x2

y2 = C + 3 ln(x)

C x2

y2 = C− 6 ln(x)

D −x2

y2 = C + 3 ln(x)

E − 1y2 = C− 3 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 32 5

22. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

23. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 56 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

24. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.4

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.4 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

25. Un recipiente contiene 20 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 4 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.4 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

20 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 4 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 50 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:33

1. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + y3 = 0

B x2 + y2 = 0

C x2 + x y + y2 = 0

D x2 + 2x y + y2 = 0

E x3 + x y + y3 = 0

F x3 + 2x y + y3 = 0

G x3 + 3x y + y3 = 0

H x2 + 3x y + y2 = 0

2. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 7 cos(8x) + 3 sen(8x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (−7 cos(8x)− 3 sen(8x))

B y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (7 cos(8x) + 3 sen(8x))

C y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 148 (−7 cos(8x) + 3 sen(8x))

D y = C1 cos(4x) + 148 (−7 cos(4x)− 3 sen(4x)) + C2 sen(4x)

3. En un circuito serie RC con C = 180H, R = 200Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 2

−2 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

4. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 1718 de pulgada, tiene una radio de 11

18 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 17.

B 2.83333

C 8.5

D 5.66667

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 33 2

5. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

8x y +(9 + x2

)y′ = 6x (9 + x2)

8

A y = − 14 (9 + x2)

−8+ C (9 + x2)

4

B y = C(9+x2)4

+ 14 (9 + x2)

8

C y = C (9 + x2)4 − 1

4 (9 + x2)16

D y = C (9 + x2)4

+ 14 (9 + x2)

16

6. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

16 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 4 cos(4 t) + 116 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(8 t)) U2π(t)

B y(t) = 4 cos(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 4 cos(4 t) + 18 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

8 (1− cos(4 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 cos(4 t) + 116 (1 + cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1 + cos(4 t)) U2π(t)

E y(t) = sen(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

7. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

8. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(2 t)− cos(3 t)

t

A F (s) = 12 ln( 9+s2

4+s2 )

B F (s) = s4+s2 + s

9+s2

C F (s) = s4+s2 −

s9+s2

D F (s) = ln( 2+s3+s )

9. En 1964, cientıficos sovieticos hicieron un nuevo elemento, mediante el bombardeo de atomos de plutonio, el cual tenıa

numero atomico 104. La vida media de este elemento llamado E104 es de 0.15 segundos. Si es producido a un ritmo de

58× 10−5 microgramos por segundo y bajo el supuesto que no habıa presente tal material , Cuantos microgramos habrıa al

cabo de 20 segundos?

Respuesta:

10. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 16 ) = 1 y y′( 1

6 ) = 12 a la ED:

y′′ =6 y′√y

Respuesta:

11. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 301oF, 5 minutos despues su temperatura es de 192oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 68oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 92oF?

Page 163: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 33 3

A 9.58716

B 18.0179

C 19.1743

D 3.29654

12. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = (16 + s2)−1

B F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

C F (s) = 16+s2

−16+s2

D F (s) = 8 s(−16+s2)2

13. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 2 por ciento y que hay 150 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 5

horas?

Respuesta:

14. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.8

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.8 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

15. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 24− 6x− 4 y + x y

Respuesta:

16. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 8 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 89 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

17. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.6 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 33 4

18. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e5 x determine una solucion

particular a la ED:

− 25 y

1− 5x+

25x y′

1− 5x+ y′′ = 1− 5x

A yp = − 125 −

15 x+ x2

B yp = 25 + 5x+ x2

C yp = 1− 5x+ x2

D yp = 125 + 1

5 x+ x2

E yp = 1 + 5x− x2

F yp = 1 + 5x+ 25x2

19. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

20. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 8 y ED:

5 y + y′ = t cos(6 t) + sen(6 t) e8 t

A Y (s) =8+ 12 s

(36+s2)2+ 6

100−16 s+s2

5+s

B Y (s) =8+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ 6100−16 s+s2

5+s

C Y (s) =8+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ −8+s

100−16 s+s2

5+s

D Y (s) =8+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ 6100+16 s+s2

5+s

21. Inicialmente 1 kilogramos de sal estan disueltos en un tanque de 200 litros de agua, y entonces una solucion, tambien de sal

y con una concentracion de 0.05 kilogramos por litro, es vertida al interior del tanque a un ritmo de 2 litros por minuto. La

solucion dentro del tanque se mantiene homogenea y se drena a la misma velocidad a la cual se vierte manteniendo constante

el volumen total del lıquido. Determine la concentracion de sal en el interior del recipiente al cabo de 10 minutos.

Respuesta:

22. Un cuerpo con peso de 8 libras cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

23. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 6 y2

x2

A yx = C− 6 ln(x)

B xy = C + 6 ln(x)

C −xy = C + ln(6x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 33 5

D − 1y = C + 6 ln(x)

E −xy = C + ln(x6)

F − 1u = C + 6 ln(x)

24. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 4 horas tenıa una profundidad de 4 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 20.4853 horas

B 13.6569 horas

C 6. horas

D 4 horas adicionales

25. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(5 t)− sen(5 t)) e−t

B f(t) = cos(5 t)− sen(5 t)

C f(t) = cos(5 t)− 15 sen(5 t)

D f(t) = (cos(5 t)− 15 sen(5 t)) e−t

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:34

1. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (5x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−5 (csc(5x) sec(5x) + tan(5x)) y′ + y′′ = tan(5x)

A yp = − 15 x+ 1

25 tan(5x)

B yp = 15 x+ 1

5 tan(5x)

C yp = − 15 x−

15 tan(5x)

D yp = x+ tan(5x)

E yp = − 15 x+ 1

5 tan(5x)

F yp = 15 x+ 1

25 tan(5x)

2. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 4 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

3. En un circuito serie RC con C = 1100H, R = 300Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 4

−4 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

4. Un recipiente contiene 40 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 2 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.5 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

40 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 2 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 40 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

5. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

6. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 34 2

7. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

64 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 2 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 2 cos(8 t) + 132 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

32 (1− cos(8 t)) U2π(t)

B y(t) = 2 cos(8 t) + 164 (1 + cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1 + cos(8 t)) U2π(t)

C y(t) = 2 cos(8 t) + 164 (1− cos(16 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(16 t)) U2π(t)

D y(t) = 14 sen(8 t) + 1

64 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 164 (1− cos(8 t)) U2π(t)

E y(t) = 2 cos(8 t) + 164 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(8 t)) U2π(t)

8. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 10 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

9. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + x y + y3 = 0

B x2 + y2 = 0

C x2 + x y + y2 = 0

D x3 + 3x y + y3 = 0

E x2 + 2x y + y2 = 0

F x2 + 3x y + y2 = 0

G x3 + 2x y + y3 = 0

H x3 + y3 = 0

10. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 6 y ED:

4 y + y′ = t cos(2 t) + sen(2 t) e8 t

A Y (s) =6+ 2 s2

(4+s2)2−(4+s2)−1

+ 268−16 s+s2

4+s

B Y (s) =6+ 2 s2

(4+s2)2−(4+s2)−1

+ 268+16 s+s2

4+s

C Y (s) =6+ 2 s2

(4+s2)2−(4+s2)−1

+ −8+s

68−16 s+s2

4+s

D Y (s) =6+ 4 s

(4+s2)2+ 2

68−16 s+s2

4+s

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 34 3

11. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 112 de pulgada, tiene un lado de 19

20 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 3.62637

B 0.604396

C 1.20879

D 7.25275

12. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 1 + x+ C1 e3 x + C2 e

−2 x

Respuesta:

13. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(6 t)

A F (s) = 12 s(−36+s2)2

B F (s) = 36+s2

−36+s2

C F (s) = (36 + s2)−1

D F (s) = 36+s2

(−36+s2)2

14. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

4x y +(1 + x2

)y′ = 3x (1 + x2)

4

A y = C(1+x2)2

+ 14 (1 + x2)

4

B y = C (1 + x2)2

+ 14 (1 + x2)

8

C y = C (1 + x2)2 − 1

4 (1 + x2)8

D y = − 14 (1 + x2)

−4+ C (1 + x2)

2

15. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 4 y3

x3

A y2 = x2 (C− 8 ln(x))

B x2

y2 = C− 8 ln(x)

C −x2

y2 = C + 4 ln(x)

D − 1y2 = C− 4 ln(x)

E x2

y2 = C + 4 ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 34 4

16. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 65 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

17. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 3 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 10− 2x− 5 y + x y

Respuesta:

18. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)6) y′′ = 2

A ln(z) = (2 x+C1)12√

3

B 6 (−z + z ln(z)) = 2 y + C1

C 6 z (−1 + ln(z)) = 2x+ C1

D∫z ln(z) dz = 1

3 y

19. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.4 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

20. Todos los dıas la maestra Salinas toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 130oF en un cuarto

que esta a 70oF. Sin embargo, la maestra Salinas nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 98oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

21. Un cuerpo con peso de 9 libras cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

22. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

23. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(4 t)− cos(5 t)

t

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 34 5

A F (s) = 12 ln( 25+s2

16+s2 )

B F (s) = s16+s2 + s

25+s2

C F (s) = s16+s2 −

s25+s2

D F (s) = ln( 4+s5+s )

24. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se quintuplica en 2 anos, cuantos anos demorara en sextuplicarse?

A 2.4

B 2.22657

C 3.6

D 4.65882

25. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.4

metros bajo la superficie es de 60 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 70 por ciento de Io?

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:35

1. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 4 y2

x2

A xy = C + 4 ln(x)

B −xy = C + ln(x4)

C yx = C− 4 ln(x)

D −xy = C + ln(4x)

E − 1u = C + 4 ln(x)

F − 1y = C + 4 ln(x)

2. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (3x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−3 (csc(3x) sec(3x) + tan(3x)) y′ + y′′ = tan(3x)

A yp = − 13 x+ 1

3 tan(3x)

B yp = x+ tan(3x)

C yp = 13 x+ 1

3 tan(3x)

D yp = − 13 x−

13 tan(3x)

E yp = − 13 x+ 1

9 tan(3x)

F yp = 13 x+ 1

9 tan(3x)

3. La cantidad de canguros en cierta zona de Australia crece con una rapidez proporcional a la raız cuadrada de la cantidad de

canguros en cada momento. Si inicialmente se cuentan 100 canguros y al cabo de un ano son 300 . Cuantos habra al cabo

de 2 anos?

A 607.18

B 900

C 526.835

D 600

4. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−64

−16 s+ s3

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 35 2

5. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 4 y ED:

2 y + y′ = t cos(8 t) + sen(8 t) e6 t

A Y (s) =4+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ 8100−12 s+s2

2+s

B Y (s) =4+ 16 s

(64+s2)2+ 8

100−12 s+s2

2+s

C Y (s) =4+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ 8100+12 s+s2

2+s

D Y (s) =4+ 2 s2

(64+s2)2−(64+s2)−1

+ −6+s

100−12 s+s2

2+s

6. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(5 t) + cos(8 t)

t

A F (s) = 12 ln( 25+s2

64+s2 )

B F (s) = s25+s2 + s

64+s2

C F (s) = − s25+s2 + s

64+s2

D F (s) = ln( 8+s5+s )

7. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos y si

inicialmente existen 30 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 60 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

8. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

9. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 3 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

B y(t) = 3 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 3 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 310 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

E y(t) = 3 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

10. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5750 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.513393

B 0.490802

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 35 3

C 0.368102

D 0.770089

11. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 12 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 127 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

12. Resuelva la siguiente ED con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 1 reduciendola en orden

(y′)2

= 4 y y′′

A y = 4 e14 x

B y5 = 1024 + 5 x√2

C y34 = 2

√2 + 3

4x√2

D y34 = 2

√2 + 3

4 x

13. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 910 de pulgada, tiene un lado de 3

4 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 3.

B 18.

C 36.

D 6.

14. Un tanque inicialmente tiene 180 galones de agua limpia, pero una solucion de sal de concentracion desconocida se vierte a

un ritmo de 2 galones por minuto. Si a la vez que se vierte se extrae solucion a la misma velocidad y si al cabo de 30 minutos

la concentracion en el tanque fue de 0.2 libras de sal por galon, determine la concentracion de la solucion vertida (en libras

por galon).

Respuesta:

15. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

16. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(9 e(6+3 x) + 4 y

)dx+

(8 e(4+4 y) + 4x

)dy = 0

A 3 e(6+3 x) + 2 e(4+4 y) + x+ 4 y = C

B 3 e(6+3 x) + 2 e(4+4 y) + 4x y = C

C 2 e(4+4 y) + 12 e(6+3 x) x y = C

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 35 4

D 3 e(6+3 x) + 8 e(4+4 y) x y = C

17. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6

√x

y

Respuesta:

18. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

B y =C+

∫ cos(x)x dx

x

C y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)D y =

C+∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

19. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por el inspector Nunez exactamente a las 8:00 PM,

estando alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 30oC. Dos horas mas tarde, el inspector anoto que

la temperatura del cuerpo era de 26o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 21o C, determine la hora a la

cual el asesinato ocurrio. Reporte la hora en decimales, por ejemplo 1 hora 30 nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

20. Un cuerpo con peso de 6 libras cuelga de un resorte con constante 43 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 1 pies por

encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 15 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

21. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 6 horas tenıa una profundidad de 4 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 20.4853 horas

B 9. horas

C 6 horas adicionales

D 30.7279 horas

22. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = (16 + s2)−1

B F (s) = 16+s2

−16+s2

C F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

D F (s) = 8 s(−16+s2)2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 35 5

23. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.3

metros bajo la superficie es de 20 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 30 por ciento de Io?

Respuesta:

24. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

36 y + y′′ = 3 cos(5x) + 2 sen(5x)

A y = C1 cos(6x) + 111 (−3 cos(5x)− 2 sen(5x)) + C2 sen(6x)

B y = C1 cos(6x) + 111 (3 cos(5x)− 2 sen(5x)) + C2 sen(6x)

C y = C1 cos(6x) + C2 sen(6x) + 111 (3 cos(6x) + 2 sen(6x))

D y = C1 cos(6x) + 111 (3 cos(5x) + 2 sen(5x)) + C2 sen(6x)

25. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 200Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:36

1. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 7

√x

y

Respuesta:

2. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 2 y2

x2

A − 1u = C + 2 ln(x)

B −xy = C + ln(2x)

C − 1y = C + 2 ln(x)

D yx = C− 2 ln(x)

E −xy = C + ln(x2)

F xy = C + 2 ln(x)

3. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −3 + x+ C1 e3 x + C2 e

4 x

Respuesta:

4. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

7x y +(81 + x2

)y′ = 5x (81 + x2)

9

A y = − 15 (81 + x2)

−9+ C (81 + x2)

72

B y = C

(81+x2)72

+ 15 (81 + x2)

9

C y = C (81 + x2)72 − 1

5 (81 + x2)16

D y = C (81 + x2)72 + 1

5 (81 + x2)16

5. Un cuerpo con peso de 6 libras cuelga de un resorte con constante 43 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 1 pies por

encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 36 2

6. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

7. La cantidad de ratones en cierta zona de Asia crece con una rapidez proporcional a la raız cuarta de la cantidad de ratones

en cada momento. Si inicialmente se cuentan 400 ratones y al cabo de un ano son 1200 . Cuantos habra al cabo de 2 anos?

A 2173.53

B 3600

C 2400

D 1925.84

8. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 290oF, 5 minutos despues su temperatura es de 207oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 69oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 98oF?

A 23.1325

B 21.5633

C 3.41701

D 11.5663

9. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 9 anos solamente permanecıa el 95 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 4.73684anos.

B tmedia = 60.8103anos.

C tmedia = 121.621anos.

D tmedia = 243.241anos.

10. Un recipiente contiene 80 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 5 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.2 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

80 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 5 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 40 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

11. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 6

con ecuacion:

42 y − 13 y′ + y′′ = 6 e7 t

A Y (s) = −36+6 s(−7+s) (42+13 s+s2)

B Y (s) = 36+6 s42−13 s+s2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 36 3

C Y (s) = 36+6 s(−7+s) (42−13 s+s2)

D Y (s) = −36+6 s(−7+s) (42−13 s+s2)

12. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

A F (s) = 25+s2

−25+s2

B F (s) = (25 + s2)−1

C F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

D F (s) = 10 s(−25+s2)2

13. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−8 + 12 s

−4 s+ s3

Respuesta:

14. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 4 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

B y(t) = 4 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 25 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

E y(t) = 4 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

15. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

10t sen(5 t)

A F (s) = 1(25+s2)2

B F (s) = 1(−25+s2)2

C F (s) = s(25+s2)2

D F (s) = s(−25+s2)2

16. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 400Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 36 4

17. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 52 de pulgada, tiene una radio de 9

4 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 60.

B 10.

C 30.

D 20.

18. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 4 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

19. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.9

metros bajo la superficie es de 20 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.9 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

20. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 6 horas tenıa una profundidad de 6 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 6 horas adicionales

B 9. horas

C 30.7279 horas

D 20.4853 horas

21. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e6 x determine una solucion

particular a la ED:

− 36 y

1− 6x+

36x y′

1− 6x+ y′′ = 1− 6x

A yp = 1 + 6x− x2

B yp = 136 + 1

6 x+ x2

C yp = − 136 −

16 x+ x2

D yp = 1− 6x+ x2

E yp = 1 + 6x+ 36x2

F yp = 36 + 6x+ x2

22. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 4 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 36 5

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 23 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

23. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

24. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)2) y′′ = 7

A∫z ln(z) dz = 7

2 y

B 2 z (−1 + ln(z)) = 7x+ C1

C ln(z) = (7x+ C1)12

D 2 (−z + z ln(z)) = 7 y + C1

25. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(7 e(7+9 x) + 4 y

)dx+

(3 e(7+4 y) + 4x

)dy = 0

A 79 e

(7+9 x) + 34 e

(7+4 y) + x+ 4 y = C

B 34 e

(7+4 y) + 289 e

(7+9 x) x y = C

C 79 e

(7+9 x) + 34 e

(7+4 y) + 4x y = C

D 79 e

(7+9 x) + 3 e(7+4 y) x y = C

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:37

1. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = −1 + x+ C1 e2 x + C2 e

−2 x

Respuesta:

2. Una cadena de 6 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 17 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 176 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

3. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

8t sen(4 t)

A F (s) = s(16+s2)2

B F (s) = 1(16+s2)2

C F (s) = 1(−16+s2)2

D F (s) = s(−16+s2)2

4. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 6 y3

x3

A − 1y2 = C− 6 ln(x)

B y2 = x2 (C− 12 ln(x))

C x2

y2 = C− 12 ln(x)

D −x2

y2 = C + 6 ln(x)

E x2

y2 = C + 6 ln(x)

5. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

64 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 38 sen(8 t) + 1

64 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 164 (1− cos(8 t)) U2π(t)

B y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(8 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 37 2

C y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1− cos(16 t)) Uπ(t)− 1

64 (1− cos(16 t)) U2π(t)

D y(t) = 3 cos(8 t) + 132 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

32 (1− cos(8 t)) U2π(t)

E y(t) = 3 cos(8 t) + 164 (1 + cos(8 t)) Uπ(t)− 1

64 (1 + cos(8 t)) U2π(t)

6. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.7

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.7 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

7. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e5 x determine una solucion

particular a la ED:

− 25 y

1− 5x+

25x y′

1− 5x+ y′′ = 1− 5x

A yp = 125 + 1

5 x+ x2

B yp = − 125 −

15 x+ x2

C yp = 1 + 5x+ 25x2

D yp = 25 + 5x+ x2

E yp = 1 + 5x− x2

F yp = 1− 5x+ x2

8. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 300 galones contiene 150 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 5 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 20 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 10gal/min. Encuentre: 1) la cantidad de sal en el tanque en el momento que se

llena (en libras). 2) La velocidad a la cual esta saliendo sal en ese instante (en libras por minuto). 3) La cantidad de sal

que ha salido del tanque desde el inicio y hasta ese momento (en libras).

Respuesta:

9. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

B y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)C y =

C+∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

D y =C+

∫ cos(x)x dx

x

10. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 3

√x

y

Respuesta:

11. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 37 3

A x2 + 3x y + y2 = 0

B x3 + 3x y + y3 = 0

C x3 + x y + y3 = 0

D x2 + y2 = 0

E x2 + 2x y + y2 = 0

F x2 + x y + y2 = 0

G x3 + y3 = 0

H x3 + 2x y + y3 = 0

12. Un cuerpo con peso de 10 libras cuelga de un resorte con constante 45 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 53 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

13. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(3 t)

A F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

B F (s) = 6 s(−9+s2)2

C F (s) = 9+s2

−9+s2

D F (s) = (9 + s2)−1

14. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se cuatriplica en 5 anos, cuantos anos demorara en quintuplicarse?

A 9.375

B 12.1324

C 6.25

D 5.80482

15. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 14 ) = 1 y y′( 1

4 ) = 8 a la ED:

y′′ =4 y′√y

Respuesta:

16. En un circuito serie RC con C = 1500H, R = 500Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 2

−3 para 2 ≤ t < 4

0 para 4 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 6 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

Page 184: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 37 4

17. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

37 + 2 s+ s2

Respuesta:

18. Un termomero se saca de una habitacion donde la temperatura del aire es 74oF , al exterior en donde la temperatura del

aire es 8oF. Despues de 14 partes de minuto el termometro marca 47oF cuantos minutos tiempo demorara el termometro en

alcanzar los 13oF?. Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la

temperatura del termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

A 7.02895

B 9.80897

C 1.22612

D 0.878619

19. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 178 de pulgada, tiene una radio de 11

16 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 4.43478

B 8.86957

C 2.95652

D 1.47826

20. Un trozo de madera de una viga de una casa construida en Babilonia durante el reinado de Hamurabi contenıa el 59 por

ciento del carbono 14 radiactivo que contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la antiguedad

de la construccion, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

21. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 3 y ED:

7 y + y′ = t cos(3 t) + sen(3 t) e3 t

A Y (s) =3+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 318+6 s+s2

7+s

B Y (s) =3+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 318−6 s+s2

7+s

C Y (s) =3+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ −3+s

18−6 s+s2

7+s

D Y (s) =3+ 6 s

(9+s2)2+ 3

18−6 s+s2

7+s

22. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

23. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

Page 185: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 37 5

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

24. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

25. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 10 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

Page 186: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:38

1. Un cuerpo con peso de 9 libras cuelga de un resorte con constante 89 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 32 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

2. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 200 galones contiene 100 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 4 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 30 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 15gal/min. Encuentre: 1) la cantidad de sal en el tanque en el momento que se

llena (en libras). 2) La velocidad a la cual esta saliendo sal en ese instante (en libras por minuto). 3) La cantidad de sal

que ha salido del tanque desde el inicio y hasta ese momento (en libras).

Respuesta:

3. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 71 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

4. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.4 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

5. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.7

metros bajo la superficie es de 40 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 50 por ciento de Io?

Respuesta:

6. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y =C+

∫ cos(x)x dx

x

B y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

C y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)D y =

C+∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

7. Dado que y1 = e−6x y y2 = xe−6x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

36 y + 12 y′ + y′′ =1

xe−6 x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 38 2

A y = −x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + ln(x)

B y = x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − x ln(x) e−6 x

C y = −x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + x ln(x) e−6 x

D y = x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − ln(x)

8. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 12 ) = 1 y y′( 1

2 ) = 4 a la ED:

y′′ =2 y′√y

Respuesta:

9. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 8

√x

y

Respuesta:

10. Todos los dıas la maestra Trevino toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 110oF en un cuarto

que esta a 70oF. Sin embargo, la maestra Trevino nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 93oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

11. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 910 de pulgada, tiene un lado de 1

16 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 1.07463

B 3.22388

C 6.44776

D 0.537313

12. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

13. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 6 y2

x2

A −xy = C + ln(6x)

B −xy = C + ln(x6)

C yx = C− 6 ln(x)

D − 1u = C + 6 ln(x)

E xy = C + 6 ln(x)

F − 1y = C + 6 ln(x)

Page 188: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 38 3

14. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

15. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 17 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 177 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

16. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 4 horas tenıa una profundidad de 2 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 6. horas

B 4 horas adicionales

C 13.6569 horas

D 20.4853 horas

17. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(4 t)

A F (s) = 16+s2

−16+s2

B F (s) = (16 + s2)−1

C F (s) = 16+s2

(−16+s2)2

D F (s) = 8 s(−16+s2)2

18. En un circuito serie RC con C = 3200H, R = 100Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

19. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

Respuesta:

20. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(6 e(7+9 x) + 3 y

)dx+

(4 e(9+4 y) + 3x

)dy = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 38 4

A 23 e

(7+9 x) + e(9+4 y) + x+ 3 y = C

B 23 e

(7+9 x) + e(9+4 y) + 3x y = C

C 23 e

(7+9 x) + 3 e(9+4 y) x y = C

D e(9+4 y) + 2 e(7+9 x) x y = C

21. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 5 por ciento y que hay 100 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 6

horas?

Respuesta:

22. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 6 y ED:

4 y + y′ = t cos(7 t) + sen(7 t) e4 t

A Y (s) =6+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ −4+s

65−8 s+s2

4+s

B Y (s) =6+ 14 s

(49+s2)2+ 7

65−8 s+s2

4+s

C Y (s) =6+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ 765+8 s+s2

4+s

D Y (s) =6+ 2 s2

(49+s2)2−(49+s2)−1

+ 765−8 s+s2

4+s

23. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 6 cos(3x) + 9 sen(3x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 17 (6 cos(4x) + 9 sen(4x))

B y = C1 cos(4x) + 17 (6 cos(3x)− 9 sen(3x)) + C2 sen(4x)

C y = C1 cos(4x) + 17 (6 cos(3x) + 9 sen(3x)) + C2 sen(4x)

D y = C1 cos(4x) + 17 (−6 cos(3x)− 9 sen(3x)) + C2 sen(4x)

24. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(5 t) + cos(8 t)

t

A F (s) = ln( 8+s5+s )

B F (s) = 12 ln( 25+s2

64+s2 )

C F (s) = − s25+s2 + s

64+s2

D F (s) = s25+s2 + s

64+s2

25. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 7 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 38 5

B y(t) = 72 sen(2 t) + 1

4 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 14 (1− cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

Page 191: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:39

1. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 10 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

2. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 4

√x

y

Respuesta:

3. En 1964, cientıficos sovieticos hicieron un nuevo elemento, mediante el bombardeo de atomos de plutonio, el cual tenıa

numero atomico 104. La vida media de este elemento llamado E104 es de 0.15 segundos. Si es producido a un ritmo de

47× 10−5 microgramos por segundo y bajo el supuesto que no habıa presente tal material , Cuantos microgramos habrıa al

cabo de 70 segundos?

Respuesta:

4. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y =C+

∫ cos(x)x dx

x

B y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

C y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)D y =

C+∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

5. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

82 + 2 s+ s2

A f(t) = cos(9 t)− sen(9 t)

B f(t) = (cos(9 t)− 19 sen(9 t)) e−t

C f(t) = cos(9 t)− 19 sen(9 t)

D f(t) = (cos(9 t)− sen(9 t)) e−t

6. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x2 + 2x y + y2 = 0

B x2 + 3x y + y2 = 0

C x3 + y3 = 0

D x2 + y2 = 0

E x3 + 2x y + y3 = 0

Page 192: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 39 2

F x3 + 3x y + y3 = 0

G x3 + x y + y3 = 0

H x2 + x y + y2 = 0

7. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 4 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 4 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 4 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 4 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 4 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

E y(t) = 2 sen(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

8. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(5 t)

A F (s) = 10 s(−25+s2)2

B F (s) = 25+s2

−25+s2

C F (s) = (25 + s2)−1

D F (s) = 25+s2

(−25+s2)2

9. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 3 y ED:

2 y + y′ = t cos(2 t) + sen(2 t) e2 t

A Y (s) =3+ 2 s2

(4+s2)2−(4+s2)−1

+ 28+4 s+s2

2+s

B Y (s) =3+ 2 s2

(4+s2)2−(4+s2)−1

+ −2+s

8−4 s+s2

2+s

C Y (s) =3+ 4 s

(4+s2)2+ 2

8−4 s+s2

2+s

D Y (s) =3+ 2 s2

(4+s2)2−(4+s2)−1

+ 28−4 s+s2

2+s

10. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 900 individuos y si

inicialmente existen 60 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 120 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

Page 193: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 39 3

11. Un cultivo de Escherichia coli crece a una velocidad proporcional a su tamano. Un investigador ha determinado que cada

hora el cultivo crece en un 3 por ciento y que hay 150 organismos inicialmente. Cuantos organismos habra al cabo de 3

horas?

Respuesta:

12. Un cuerpo con peso de 8 libras cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

13. Todos los dıas el maestro Flores toma una taza de cafe antes de su clase de 9:00 AM. Suponga que la temperatura del

cafe es de 200oF cuando lo sirve en su taza a las 8:30AM, quince minutos despues el cafe se enfria hasta 110oF en un cuarto

que esta a 74oF. Sin embargo, el maestro Flores nunca bebera su cafe si no hasta que este se enfrie justo a 98oF. Cuantos

minutos despues de servido tomara su cafe?

Respuesta:

14. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 12 ) = 1 y y′( 1

2 ) = 4 a la ED:

y′′ =2 y′√y

Respuesta:

15. En un circuito serie RC con C = 1160H, R = 400Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

16. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.5

metros bajo la superficie es de 20 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 30 por ciento de Io?

Respuesta:

17. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.7 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

18. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

4 y − 4 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

Page 194: Ecuaciones Diferenciales - mty.itesm.mx · PDF fileSuponga que las sustancias qu micas disminuyen su concentraci on ... miligramos de Pentobarbital se le deber a suministrar si se

Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 39 4

19. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 916 de pulgada, tiene una radio de 3

14 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 3.23077

B 9.69231

C 1.61538

D 4.84615

20. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

21. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(3 t) + cos(8 t)

t

A F (s) = 12 ln( 9+s2

64+s2 )

B F (s) = − s9+s2 + s

64+s2

C F (s) = s9+s2 + s

64+s2

D F (s) = ln( 8+s3+s )

22. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 3 y3

x3

A y2 = x2 (C− 6 ln(x))

B − 1y2 = C− 3 ln(x)

C x2

y2 = C− 6 ln(x)

D x2

y2 = C + 3 ln(x)

E −x2

y2 = C + 3 ln(x)

23. Inicialmente 10 kilogramos de sal estan disueltos en un tanque de 300 litros de agua, y entonces una solucion, tambien de sal

y con una concentracion de 0.04 kilogramos por litro, es vertida al interior del tanque a un ritmo de 3 litros por minuto. La

solucion dentro del tanque se mantiene homogenea y se drena a la misma velocidad a la cual se vierte manteniendo constante

el volumen total del lıquido. Determine la concentracion de sal en el interior del recipiente al cabo de 15 minutos.

Respuesta:

24. Una cadena de 9 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 10 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 109 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

25. Dado que y1 = e−4x y y2 = xe−4x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

16 y + 8 y′ + y′′ =1

xe−4 x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 39 5

A y = x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − x ln(x) e−4 x

B y = −x e−4 x + C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + x ln(x) e−4 x

C y = −x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x + ln(x)

D y = x+ C1 e−4 x + xC2 e

−4 x − ln(x)

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:40

1. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 33oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 27o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 20o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

2. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 8 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

3. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 4 y3

x3

A y2 = x2 (C− 8 ln(x))

B − 1y2 = C− 4 ln(x)

C x2

y2 = C + 4 ln(x)

D −x2

y2 = C + 4 ln(x)

E x2

y2 = C− 8 ln(x)

4. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 5 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 52 sen(2 t) + 1

4 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 14 (1− cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 5 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 5 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

D y(t) = 5 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

E y(t) = 5 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

5. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 3 + x+ C1 e3 x + C2 e

2 x

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 40 2

6. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

7. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 2 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

8. Un cuerpo con peso de 3 libras cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 24 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

9. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

5x y +(49 + x2

)y′ = 3x (49 + x2)

5

A y = − 15 (49 + x2)

−5+ C (49 + x2)

52

B y = C

(49+x2)52

+ 15 (49 + x2)

5

C y = C (49 + x2)52 − 1

5 (49 + x2)10

D y = C (49 + x2)52 + 1

5 (49 + x2)10

10. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 6

√x

y

Respuesta:

11. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (5x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−5 (csc(5x) sec(5x) + tan(5x)) y′ + y′′ = tan(5x)

A yp = − 15 x+ 1

25 tan(5x)

B yp = x+ tan(5x)

C yp = 15 x+ 1

25 tan(5x)

D yp = 15 x+ 1

5 tan(5x)

E yp = − 15 x+ 1

5 tan(5x)

F yp = − 15 x−

15 tan(5x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 40 3

12. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

5 + 2 s+ s2

Respuesta:

13. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 6000 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.803571

B 0.535714

C 0.475848

D 0.356886

14. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 12 ) = 1 y y′( 1

2 ) = 4 a la ED:

y′′ =2 y′√y

Respuesta:

15. La cantidad de canguros en cierta zona de Australia crece con una rapidez proporcional a la raız cuadrada de la cantidad de

canguros en cada momento. Si inicialmente se cuentan 100 canguros y al cabo de un ano son 300 . Cuantos habra al cabo

de 2 anos?

A 900

B 600

C 526.835

D 607.18

16. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(4 e(5+2 x) + 8 y

)dx+

(9 e(3+9 y) + 8x

)dy = 0

A e(3+9 y) + 16 e(5+2 x) x y = C

B 2 e(5+2 x) + 8 e(3+9 y) x y = C

C 2 e(5+2 x) + e(3+9 y) + 8x y = C

D 2 e(5+2 x) + e(3+9 y) + x+ 8 y = C

17. Inicialmente, un gran tanque con una capacidad de 250 galones contiene 125 galones de agua limpia. Una solucion de sal con

una concentracion de 4 lb/gal fluye hacia el tanque a una razon de 10 gal/min. La solucion es perfectamente bien mezclada

mientras se extrae solucion a un ritmo de 9gal/min. Encuentre la cantidad de sal en el tanque en el instante en que se llena.

Respuesta:

18. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.2

metros bajo la superficie es de 20 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.2 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 40 4

19. En un circuito serie RC con C = 1200H, R = 600Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 4

−3 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

20. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 7

con ecuacion:

21 y − 10 y′ + y′′ = 7 e3 t

A Y (s) = −14+7 s(−3+s) (21−10 s+s2)

B Y (s) = 14+7 s21−10 s+s2

C Y (s) = −14+7 s(−3+s) (21+10 s+s2)

D Y (s) = 14+7 s(−3+s) (21−10 s+s2)

21. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

22. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 138 de pulgada, tiene un lado de 9

16 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 0.764706

B 1.52941

C 9.17647

D 4.58824

23. Una cadena de 4 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 14 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 72 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

24. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(8 t)− cos(9 t)

t

A F (s) = s64+s2 + s

81+s2

B F (s) = 12 ln( 81+s2

64+s2 )

C F (s) = s64+s2 −

s81+s2

D F (s) = ln( 8+s9+s )

25. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(2 t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 40 5

A F (s) = 4+s2

−4+s2

B F (s) = 4 s(−4+s2)2

C F (s) = (4 + s2)−1

D F (s) = 4+s2

(−4+s2)2

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:41

1. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 6 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

B y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 35 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

E y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

2. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x3 + x y + y3 = 0

B x2 + x y + y2 = 0

C x2 + 3x y + y2 = 0

D x2 + 2x y + y2 = 0

E x3 + 3x y + y3 = 0

F x3 + 2x y + y3 = 0

G x2 + y2 = 0

H x3 + y3 = 0

3. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 2

con ecuacion:

6 y − 5 y′ + y′′ = 2 e3 t

A Y (s) = 4+2 s6−5 s+s2

B Y (s) = −4+2 s(−3+s) (6+5 s+s2)

C Y (s) = −4+2 s(−3+s) (6−5 s+s2)

D Y (s) = 4+2 s(−3+s) (6−5 s+s2)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 41 2

4. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 40 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 80 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

5. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 67 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

6. Una cadena de 7 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 14 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 2 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

7. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)6) y′′ = 5

A ln(z) = (5 x+C1)12√

3

B 6 z (−1 + ln(z)) = 5x+ C1

C∫z ln(z) dz = 5

6 y

D 6 (−z + z ln(z)) = 5 y + C1

8. Determine los valores de A, B, C y D para que

y′′ +Ay′ +B y = C x+D

tenga como solucion general:

y = 1 + x+ C1 e4 x + C2 e

5 x

Respuesta:

9. Un termomero se saca de una habitacion donde la temperatura del aire es 64oF , al exterior en donde la temperatura del

aire es 15oF. Despues de 14 partes de minuto el termometro marca 50oF cuantos minutos tiempo demorara el termometro

en alcanzar los 21oF?. Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre

la temperatura del termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

A 1.00792

B 1.56035

C 12.4828

D 8.06339

10. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.3

metros bajo la superficie es de 20 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 30 por ciento de Io?

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 41 3

11. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 2 horas tenıa una profundidad de 6 metros. Cuanto tiempo tardara en vaciarse?

A 10.2426 horas

B 6.82843 horas

C 3. horas

D 2 horas adicionales

12. En un circuito serie RC con C = 3100H, R = 100Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 4

−2 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

13. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)B y =

C+∫ cos(x)

x dx

x

C y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

D y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

14. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 24− 6x− 4 y + x y

Respuesta:

15. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

14t sen(7 t)

A F (s) = s(49+s2)2

B F (s) = 1(−49+s2)2

C F (s) = 1(49+s2)2

D F (s) = s(−49+s2)2

16. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e6 x determine una solucion

particular a la ED:

− 36 y

1− 6x+

36x y′

1− 6x+ y′′ = 1− 6x

A yp = 1 + 6x− x2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 41 4

B yp = 36 + 6x+ x2

C yp = 136 + 1

6 x+ x2

D yp = 1 + 6x+ 36x2

E yp = − 136 −

16 x+ x2

F yp = 1− 6x+ x2

17. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 1110 de pulgada, tiene un lado de 1

18 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 0.526596

B 3.15957

C 6.31915

D 1.05319

18. Un recipiente contiene 20 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.1 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 4 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion

del tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 20 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 4 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

19. Un cuerpo con peso de 5 libras cuelga de un resorte con constante 85 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 56 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 9 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

20. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(9 t)

A F (s) = 81+s2

−81+s2

B F (s) = (81 + s2)−1

C F (s) = 18 s(−81+s2)2

D F (s) = 81+s2

(−81+s2)2

21. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

17 + 2 s+ s2

A f(t) = cos(4 t)− sen(4 t)

B f(t) = (cos(4 t)− sen(4 t)) e−t

C f(t) = (cos(4 t)− 14 sen(4 t)) e−t

D f(t) = cos(4 t)− 14 sen(4 t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 41 5

22. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 6 y3

x3

A x2

y2 = C + 6 ln(x)

B x2

y2 = C− 12 ln(x)

C −x2

y2 = C + 6 ln(x)

D y2 = x2 (C− 12 ln(x))

E − 1y2 = C− 6 ln(x)

23. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

24. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 4 hrs el numero de bacterias estimado es 52N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se triplique.

A 2.39796

B 4.79591

C 4.8

D 5.33333

25. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.6 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:42

1. Sabemos que un material radioactivo se desintegra proporcionalmente a la cantidad existente. En una prueba realizada con

60mg de ese material se observo que despues de 19 anos solamente permanecıa el 90 por ciento de la sustancia. Indique la

opcion que contiene la vida media de tal material.

A tmedia = 62.4987anos.

B tmedia = 249.995anos.

C tmedia = 124.997anos.

D tmedia = 10.5556anos.

2. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 7 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 18− 6x− 3 y + x y

Respuesta:

3. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(3 e(3+6 x) + 5 y

)dx+

(8 e(7+5 y) + 5x

)dy = 0

A 12 e

(3+6 x) + 8 e(7+5 y) x y = C

B 12 e

(3+6 x) + 85 e

(7+5 y) + 5x y = C

C 85 e

(7+5 y) + 52 e

(3+6 x) x y = C

D 12 e

(3+6 x) + 85 e

(7+5 y) + x+ 5 y = C

4. Un tanque inicialmente tiene 180 galones de agua limpia, pero una solucion de sal de concentracion desconocida se vierte a

un ritmo de 6 galones por minuto. Si a la vez que se vierte se extrae solucion a la misma velocidad y si al cabo de 20 minutos

la concentracion en el tanque fue de 0.1 libras de sal por galon, determine la concentracion de la solucion vertida (en libras

por galon).

Respuesta:

5. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 16 ) = 1 y y′( 1

6 ) = 12 a la ED:

y′′ =6 y′√y

Respuesta:

6. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(3 t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 42 2

A F (s) = 9+s2

(−9+s2)2

B F (s) = 9+s2

−9+s2

C F (s) = 6 s(−9+s2)2

D F (s) = (9 + s2)−1

7. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

8. Se estima que la poblacion de la tierra en el 1500 fue de 100 millones de personas. En 1990 la poblacion mundial se estimo en

2600 millones. Asumiendo que la tasa de crecimiento es proporcional a la poblacion en cada momento, estime el ano en el

que la poblacion sea de 2800 millones.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 8 y ED:

4 y + y′ = t cos(3 t) + sen(3 t) e3 t

A Y (s) =8+ 6 s

(9+s2)2+ 3

18−6 s+s2

4+s

B Y (s) =8+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ −3+s

18−6 s+s2

4+s

C Y (s) =8+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 318−6 s+s2

4+s

D Y (s) =8+ 2 s2

(9+s2)2−(9+s2)−1

+ 318+6 s+s2

4+s

10. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

16t sen(8 t)

A F (s) = s(64+s2)2

B F (s) = 1(64+s2)2

C F (s) = s(−64+s2)2

D F (s) = 1(−64+s2)2

11. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.3

metros bajo la superficie es de 50 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 60 por ciento de Io?

Respuesta:

12. Determine A, B, C, D y E (B > D) para que

f(t) = AeB t + C eD t + E

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =−27− 15 s

−9 s+ s3

Respuesta:

13. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

9 y + y′′ = 4 cos(7x) + 3 sen(7x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 42 3

A y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 140 (−4 cos(7x) + 3 sen(7x))

B y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 140 (−4 cos(7x)− 3 sen(7x))

C y = C1 cos(3x) + C2 sen(3x) + 140 (4 cos(7x) + 3 sen(7x))

D y = C1 cos(3x) + 140 (−4 cos(3x)− 3 sen(3x)) + C2 sen(3x)

14. Un cuerpo con peso de 3 libras cuelga de un resorte con constante 83 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 12 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 21 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

15. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 11 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique cuanto tiempo tardara en caer de la mesa. Sugerencia. Elija como variable incognita

la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton. La fuerza

aplicada a la cadena es 115 y. La aceleracion es y′′. Tome como condiciones iniciales y(0) = 1 y y′(0) = 0.

Respuesta:

16. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 516 de pulgada, tiene una radio de 3

10 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 50.

B 150.

C 75.

D 25.

17. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1x + c2e4 x determine una solucion

particular a la ED:

− 16 y

1− 4x+

16x y′

1− 4x+ y′′ = 1− 4x

A yp = 1 + 4x− x2

B yp = 1 + 4x+ 16x2

C yp = 116 + 1

4 x+ x2

D yp = − 116 −

14 x+ x2

E yp = 16 + 4x+ x2

F yp = 1− 4x+ x2

18. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 700 individuos y si

inicialmente existen 50 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 100 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

19. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

4 y + y′′ = f(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 42 4

con condiciones iniciales y(0) = 7 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(2 t)) U2π(t)

B y(t) = 72 sen(2 t) + 1

4 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 14 (1− cos(2 t)) U2π(t)

C y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

4 (1− cos(4 t)) U2π(t)

D y(t) = 7 cos(2 t) + 12 (1− cos(2 t)) Uπ(t)− 1

2 (1− cos(2 t)) U2π(t)

E y(t) = 7 cos(2 t) + 14 (1 + cos(2 t)) Uπ(t)− 1

4 (1 + cos(2 t)) U2π(t)

20. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 3 y2

x2

A xy = C + 3 ln(x)

B − 1u = C + 3 ln(x)

C −xy = C + ln(3x)

D − 1y = C + 3 ln(x)

E −xy = C + ln(x3)

F yx = C− 3 ln(x)

21. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 2 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

22. En un circuito serie RC con C = 1400H, R = 400Ω, y

E(t) =

3 para 0 ≤ t < 6

−3 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

23. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 95 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

24. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 42 5

A y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)B y =

C+∫ cos(x)

x dx

x

C y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

D y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

25. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 31oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 26o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 22o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:43

1. Una fragmento de la pata de la silla de la tumba Tutankhamon contenıa el 68 por ciento del carbono 14 radiactivo que

contiene un fragmento del mismo tipo de madera en un arbol vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la

vida media del carbono 14 es de aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

2. Un cuerpo con peso de 4 libras cuelga de un resorte con constante 2 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 23 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 12 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

3. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(8 e(7+3 x) + 2 y

)dx+

(6 e(7+8 y) + 2x

)dy = 0

A 83 e

(7+3 x) + 32 e

(7+8 y) x y = C

B 83 e

(7+3 x) + 34 e

(7+8 y) + 2x y = C

C 83 e

(7+3 x) + 34 e

(7+8 y) + x+ 2 y = C

D 34 e

(7+8 y) + 163 e

(7+3 x) x y = C

4. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.9 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

5. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 13 ) = 1 y y′( 1

3 ) = 6 a la ED:

y′′ =3 y′√y

Respuesta:

6. En un circuito serie RC con C = 1100H, R = 200Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 6

−4 para 6 ≤ t < 12

0 para 12 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 18 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

7. Se sabe que la poblacion de cierta comunidad aumenta, en un instante t cualquiera, con una rapidez proporcional al numero

de personas presentes en dicho instante. Si la poblacion se duplica en 6 anos, cuantos anos demorara en quintuplicarse?

A 15.

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 43 2

B 29.1176

C 13.9316

D 22.5

8. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 3 y2

x2

A −xy = C + ln(3x)

B − 1u = C + 3 ln(x)

C xy = C + 3 ln(x)

D yx = C− 3 ln(x)

E − 1y = C + 3 ln(x)

F −xy = C + ln(x3)

9. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 17 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 175 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

10. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

100 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

B y(t) = 6 cos(10 t) + 150 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1

50 (1− cos(10 t)) U2π(t)

C y(t) = 35 sen(10 t) + 1

100 (1− cos(10 t)) Uπ(t)− 1100 (1− cos(10 t)) U2π(t)

D y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1− cos(20 t)) Uπ(t)− 1

100 (1− cos(20 t)) U2π(t)

E y(t) = 6 cos(10 t) + 1100 (1 + cos(10 t)) Uπ(t)− 1

100 (1 + cos(10 t)) U2π(t)

11. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 2

con ecuacion:

12 y − 8 y′ + y′′ = 2 e6 t

A Y (s) = −10+2 s(−6+s) (12−8 s+s2)

B Y (s) = 10+2 s12−8 s+s2

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 43 3

C Y (s) = 10+2 s(−6+s) (12−8 s+s2)

D Y (s) = −10+2 s(−6+s) (12+8 s+s2)

12. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 4 metros y al cabo de 4 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

13. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(7 t)

A F (s) = 14 s(−49+s2)2

B F (s) = 49+s2

−49+s2

C F (s) = (49 + s2)−1

D F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

14. En la investigacion de un asesinato, un cuerpo sin vida fue encontrado por Gil Grissom exactamente a las 8:00 PM, estando

alerta, el midio la temperatura del cuerpo registrandola en los 30oC. Dos horas mas tarde, el anoto que la temperatura del

cuerpo era de 24o C. Sabiendo que la temperatura de la habitacion fue de 17o C, determine la hora a la cual el asesinato

ocurrio. Considere que la temperatura corporal normal es de 37oC. Reporte la hora en decimales. Por ejemplo, 1 hora 30

nimutos en decimales quedarıa 1.5 horas.

Respuesta:

15. Dado que y1 = e−6x y y2 = xe−6x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

36 y + 12 y′ + y′′ =1

xe−6 x

A y = −x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + ln(x)

B y = x+ C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − ln(x)

C y = −x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x + x ln(x) e−6 x

D y = x e−6 x + C1 e−6 x + xC2 e

−6 x − x ln(x) e−6 x

16. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 800 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

17. Un recipiente contiene 50 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 2 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.4 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

50 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 2 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 50 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 43 4

18. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

19. Determine los valores de A, B y C para que

y = (C1 + C2 x) eAx +B eC x

sea la solucion general a :

36 y − 12 y′ + y′′ = ex

Respuesta:

20. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =cos(6 t)− cos(7 t)

t

A F (s) = s36+s2 + s

49+s2

B F (s) = ln( 6+s7+s )

C F (s) = 12 ln( 49+s2

36+s2 )

D F (s) = s36+s2 −

s49+s2

21. Determine los valores de A, B, C y D para que la funcion

y = A+B eC x2+Dx

sea la solucion particular que cumple y(0) = 4 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 9− 3x− 3 y + x y

Respuesta:

22. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 1116 de pulgada, tiene una radio de 9

16 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 11.

B 33.

C 16.5

D 5.5

23. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.5

metros bajo la superficie es de 60 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.5 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

24. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

37 + 2 s+ s2

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 43 5

25. Seleccionar la opcion que contiene un paso intermedio para obtener la solucion general de la ED:

y

x+ y′ =

cos(x)

x

A y = e∫

1x dx

(C +

∫ cos(x)

e∫ 1

xdx x

dx)

B y =C+

∫ e

∫ 1x

dxcos(x)

x dx

e∫ 1

xdx

C y = e∫

1x dx

(C +

∫e∫

1x dx cos(x) dx

)D y =

C+∫ cos(x)

x dx

x

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:44

1. Indique cual de las siguientes opciones es la transformada de Laplace de

f(t) =1

6t sen(3 t)

A F (s) = 1(−9+s2)2

B F (s) = s(9+s2)2

C F (s) = s(−9+s2)2

D F (s) = 1(9+s2)2

2. En un circuito serie RC con C = 1160H, R = 400Ω, y

E(t) =

4 para 0 ≤ t < 5

−4 para 5 ≤ t < 10

0 para 10 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 15 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

3. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 3

√x

y

Respuesta:

4. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(7 t)

A F (s) = (49 + s2)−1

B F (s) = 14 s(−49+s2)2

C F (s) = 49+s2

−49+s2

D F (s) = 49+s2

(−49+s2)2

5. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

16 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 6 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 6 cos(4 t) + 18 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

8 (1− cos(4 t)) U2π(t)

B y(t) = 6 cos(4 t) + 116 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(4 t)) U2π(t)

C y(t) = 6 cos(4 t) + 116 (1 + cos(4 t)) Uπ(t)− 1

16 (1 + cos(4 t)) U2π(t)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 44 2

D y(t) = 6 cos(4 t) + 116 (1− cos(8 t)) Uπ(t)− 1

16 (1− cos(8 t)) U2π(t)

E y(t) = 32 sen(4 t) + 1

16 (1− cos(4 t)) Uπ(t)− 116 (1− cos(4 t)) U2π(t)

6. Jose Luis se va a someter a una cirugıa por una lesion de futbol y debe ser anestesiado. El anestesiologo sabe que para que

un paciente sea anestesiado, mediante Pentobarbital sodico, debe tener en su sangre dicha sustancia en una concentracion

de al menos 50 miligramos por cada kilogramo de peso. Suponga que las sustancias quımicas disminuyen su concentracion

en la sangre en forma proporcional a la concentracion de la sustancia y que en particular el Pentobarbital disminuye su

concentracion a la mitad cada 10 horas. Si Jose Luis pesa 90 kilogramos y sera anestesiado mediante una sola dosis, cuantos

miligramos de Pentobarbital se le debera suministrar si se desea que el efecto dure 3 horas? Nota: Los datos del problema

son ficticios.

Respuesta:

7. Se ha descubierto que un cubo de naftalina que tenıa originalmente un lado de 118 de pulgada, tiene un lado de 7

6 de pulgada

al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario en

meses para que el cubo desaparezca.

A 6.6

B 3.3

C 19.8

D 39.6

8. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 400 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

9. En 1960 un artıculo de New York Times anuncio que Arqueologos afirman que la civilizacion Sumeria ocupo el valle del

Tigris hace 5300 anos . Asumiendo que los arqueologos usaron la tecnica del C-14. Determine el porcentaje del carbono

catorce encontrado en las muestras (con respecto al inicial). Use como dato que la vida media de C-14 es de 5600 anos.

A 0.473214

B 0.709821

C 0.518915

D 0.389187

10. Una cadena de 5 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 19 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 195 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

11. Indique la opcion que contiene la solucion general a:(3 e(9+9 x) + 6 y

)dx+

(3 e(6+8 y) + 6x

)dy = 0

A 38 e

(6+8 y) + 2 e(9+9 x) x y = C

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 44 3

B 13 e

(9+9 x) + 38 e

(6+8 y) + 6x y = C

C 13 e

(9+9 x) + 94 e

(6+8 y) x y = C

D 13 e

(9+9 x) + 38 e

(6+8 y) + x+ 6 y = C

12. usando el caso I, Iindique la opcion que contiene un paso intermedio en la solucion a:

ln((y′)5) y′′ = 6

A∫z ln(z) dz = 6

5 y

B 5 z (−1 + ln(z)) = 6x+ C1

C 5 (−z + z ln(z)) = 6 y + C1

D ln(z) = (25 )

12 (6x+ C1)

12

13. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.2

metros bajo la superficie es de 30 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. A que profundidad en metros la

intensidad es 40 por ciento de Io?

Respuesta:

14. Determine A, B, C y D para que

f(t) = eA t (B cos(C t) +D sen(C t))

sea la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

26 + 2 s+ s2

Respuesta:

15. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x y + 4 y2

x2

A −xy = C + ln(4x)

B − 1y = C + 4 ln(x)

C − 1u = C + 4 ln(x)

D yx = C− 4 ln(x)

E −xy = C + ln(x4)

F xy = C + 4 ln(x)

16. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

3x y +(64 + x2

)y′ = 7x (64 + x2)

7

A y = C (64 + x2)32 − 7

17 (64 + x2)10

B y = C (64 + x2)32 + 7

17 (64 + x2)10

C y = C

(64+x2)32

+ 717 (64 + x2)

7

D y = − 717 (64 + x2)

−7+ C (64 + x2)

32

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 44 4

17. Al sacar un pastel del horno su temperatura es 305oF, 2 minutos despues su temperatura es de 192oF. Si la rapidez con

que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura constante

To = 67oF del medio que lo rodea, cuantos minutos demorara el pastel en enfriarse hasta una temperatura de 96oF?

A 3.69912

B 7.39823

C 6.53763

D 1.39481

18. Un recipiente contiene 50 galones de agua limpia inicialmente. Una solucion es vertida en el interior del recipiente a un ritmo

de 3 galones por minuto. Esta solucion tiene una concentracion de 0.4 libras de sal por galon. A la vez que se vierte se extrae

solucion del tanque a la misma velocidad. La solucion extraida es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene

50 galones de agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 3 galones de solucion por minuto. Cuales sera la

concentracion de sal (en libras por galon) en el segundo tanque 20 minutos despuues de iniciado el proceso? Sugerencia.

Primero determine la formula que da la contidad de sal en el primer tanque funcion de t. A partir de ella obtenga la formula

que da la concentracion de sal en el primer tanque. De ella determine la formula que da cantidad de sal que el primer tanque

vierte al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

19. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 8 metros y al cabo de 6 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

20. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condiciones iniciales y(0) = 0 y y′(0) = 8

con ecuacion:

56 y − 15 y′ + y′′ = 8 e7 t

A Y (s) = −48+8 s(−7+s) (56−15 s+s2)

B Y (s) = 48+8 s56−15 s+s2

C Y (s) = 48+8 s(−7+s) (56−15 s+s2)

D Y (s) = −48+8 s(−7+s) (56+15 s+s2)

21. La cantidad de canguros en cierta zona de Australia crece con una rapidez proporcional a la raız cuadrada de la cantidad de

canguros en cada momento. Si inicialmente se cuentan 400 canguros y al cabo de un ano son 1200 . Cuantos habra al cabo

de 2 anos?

A 2107.34

B 2400

C 2428.72

D 3600

22. Dado que y1 = e−2x y y2 = xe−2x son soluciones a la ED homogenea auxiliar asociada encuentre la solucion general de

4 y + 4 y′ + y′′ =1

xe−2 x

A y = x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − x ln(x) e−2 x

B y = x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x − ln(x)

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 44 5

C y = −x+ C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + ln(x)

D y = −x e−2 x + C1 e−2 x + xC2 e

−2 x + x ln(x) e−2 x

23. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

24. Un cuerpo con peso de 7 libras cuelga de un resorte con constante 87 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 76 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 18 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

25. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

81 y + y′′ = 4 cos(5x) + 8 sen(5x)

A y = C1 cos(9x) + 156 (4 cos(5x) + 8 sen(5x)) + C2 sen(9x)

B y = C1 cos(9x) + 156 (−4 cos(5x)− 8 sen(5x)) + C2 sen(9x)

C y = C1 cos(9x) + C2 sen(9x) + 156 (4 cos(9x) + 8 sen(9x))

D y = C1 cos(9x) + 156 (4 cos(5x)− 8 sen(5x)) + C2 sen(9x)

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Ecuaciones DiferencialesLaboratorio Final

Maestro Eduardo Uresti, Verano 2010

Grupo: Matrıcula: Nombre: Tipo:45

1. Cual de las siguientes opciones contiene la solucion general a:

6x y +(9 + x2

)y′ = 5x (9 + x2)

6

A y = C (9 + x2)3

+ 518 (9 + x2)

12

B y = C(9+x2)3

+ 518 (9 + x2)

6

C y = − 518 (9 + x2)

−6+ C (9 + x2)

3

D y = C (9 + x2)3 − 5

18 (9 + x2)12

2. Un termomero se saca de una habitacion, en donde la temperatura del aire es de 61oF, al exterior en donde la temperatura

es 9oF. Despues de 14 segundos, el termometro marca 48oF. Cuanto marca el termometro 30 segundos de haber salido?

Suponga que la rapidez con la que la temperatura T (t) cambia es proporcional a la diferencia entre la temperatura del

termometro y la temperatura constante To del medio que lo rodea.

Respuesta:

3. Se ha descubierto que una bola de naftalina que tenıa originalmente un radio de 34 de pulgada, tiene una radio de 1

16 de

pulgada al cabo de un mes. Suponiendo que se evapore a un ındice proporcional a su superficie, determine el tiempo necesario

en meses para que la bola desaparezca.

A 2.18182

B 1.09091

C 3.27273

D 6.54545

4. Indique cual de las opciones es la solucion general a :

16 y + y′′ = 2 cos(5x) + 8 sen(5x)

A y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 19 (2 cos(5x) + 8 sen(5x))

B y = C1 cos(4x) + 19 (−2 cos(4x)− 8 sen(4x)) + C2 sen(4x)

C y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 19 (−2 cos(5x)− 8 sen(5x))

D y = C1 cos(4x) + C2 sen(4x) + 19 (−2 cos(5x) + 8 sen(5x))

5. Un cultivo tiene inicialmente una cantidad N0 de bacterias. Para t = 1 hr el numero de bacterias estimado es 119 N0. Si la

rapidez de multiplicacion de las bacterias es proporcional al numero de bacterias presente, determine el tiempo en horas

(expresado en decimales) para que el numero de bacterias se sextuplique.

A 4.46443

B 8.92885

C 4.90909

D 22.5

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 45 2

6. Cuando un rayo de luz pasa atraves de una sustancia transparente, el grado con que la intensidad, I(h), disminuye es

proporcional a la misma intensidad I(h) donde h representa el espesor del medio. En el agua de mar, la intensidad a 1.9

metros bajo la superficie es de 60 por ciento de la intesidad inicial Io del rayo incidente. Cual es la intensidad del rayo de

luz a 2.9 metros respecto a Io? Reporta tu respuesta entre 0 y 1.

Respuesta:

7. Determine el valor de y(1) siendo y(x) la funcion solucion que satisface y(0) = 1 a la ecuacion diferencial:

dy

dx= 5

√x

y

Respuesta:

8. Encuentre la maxima carga en el capacitor en un circuito serie LRC cuando L = 5/3h, R = 10Ω, C = 1/30f , E(t) = 300V ,

q(0) = 0C, y i(0) = 0A.

Respuesta:

9. Indique cual de las opciones siguientes es la ecuacion subsidiaria del problema con condicion inicial y(0) = 4 y ED:

5 y + y′ = t cos(6 t) + sen(6 t) e8 t

A Y (s) =4+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ 6100−16 s+s2

5+s

B Y (s) =4+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ −8+s

100−16 s+s2

5+s

C Y (s) =4+ 12 s

(36+s2)2+ 6

100−16 s+s2

5+s

D Y (s) =4+ 2 s2

(36+s2)2−(36+s2)−1

+ 6100+16 s+s2

5+s

10. El numero de individuos infectados A(t) en un tiempo t debe crecer a una razon que es aproximadamente proporcional al

producto A(t)(N − A(t)) donde N es el tamano de la poblacion. Si el tamano de la poblacion es de 500 individuos y si

inicialmente existen 20 individuos infectados y al cabo de 1 meses existen 40 individuos infectados. Cuantos habra infectados

al cabo de 2 meses?

Respuesta:

11. Indique la opcion que contiene la solucion que satisface y(0) = 0 para la ecuacion:

2x+ 3 y + (3x+ 2 y) y′ = 0

A x2 + 2x y + y2 = 0

B x3 + y3 = 0

C x2 + y2 = 0

D x3 + 2x y + y3 = 0

E x3 + 3x y + y3 = 0

F x3 + x y + y3 = 0

G x2 + 3x y + y2 = 0

H x2 + x y + y2 = 0

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 45 3

12. Una cadena de 8 pies de largo yace extendida en una mesa. La cadena pesa en total 19 pounds y se supone que su peso

esta uniformemente distribuido. Un extremo de un pie de longitud de cadena cuelga de la mesa y estira toda la cadena hacia

abajo. Despreciando la friccion, indique a que velocidad cae cuando deja de estar en la mesa. Sugerencia. Elija como variable

incognita la longitud de la cadena que esta fuera de la mesa, y = y(t). Para construir la ED use la segunda ley de Newton.

La fuerza aplicada a la cadena es 198 y. La aceleracion es y′′. Utiliza que la aceleracion tambien puede ser expresada como

a = v dv/dy. de manera que quede una ecuacion diferencial de primer orden en con variable dependiente v e independiente

y. Tome como condicion inicial v(y = 1) = 0.

Respuesta:

13. Calcule el valor en x = 1 para la solucion particular y(x) que cumple las condiciones iniciales y( 12 ) = 1 y y′( 1

2 ) = 4 a la ED:

y′′ =2 y′√y

Respuesta:

14. En un circuito serie RC con C = 1120H, R = 300Ω, y

E(t) =

2 para 0 ≤ t < 4

−2 para 4 ≤ t < 8

0 para 8 ≤ t

donde E(t) esta en voltios. Encuentre la carga en coulumbs en el condensador en el tiempo t = 12 segundos. Tome q(0) = 0.0C

Respuesta:

15. Use la transformada de Laplace para resolver la ecuacion diferencial

36 y + y′′ = f(t)

con condiciones iniciales y(0) = 3 y y′(0) = 0 y donde

f(t) =

0 si 0 ≤ t < π

1 si π ≤ t < 2π

0 si 2π ≤ t

A y(t) = 3 cos(6 t) + 136 (1 + cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1 + cos(6 t)) U2π(t)

B y(t) = 3 cos(6 t) + 136 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(6 t)) U2π(t)

C y(t) = 12 sen(6 t) + 1

36 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 136 (1− cos(6 t)) U2π(t)

D y(t) = 3 cos(6 t) + 118 (1− cos(6 t)) Uπ(t)− 1

18 (1− cos(6 t)) U2π(t)

E y(t) = 3 cos(6 t) + 136 (1− cos(12 t)) Uπ(t)− 1

36 (1− cos(12 t)) U2π(t)

16. Un recipiente contiene 100 galones de una solucion de sal a una concentracion de 0.08 libras por galon. Un proceso se inicia

poniendo agua limpia en el recipiente a un ritmo de 6 galones por minuto. A la vez que se vierte agua, se extrae solucion del

tanque a la misma velocidad. La solucion extraıda es entonces vertida en un nuevo recipiente que contiene 100 galones de

agua limpia. Del cual a su vez tambien seran extraıdos 6 galones de solucion por minuto. Cual sera la concentracion maxima

que alcanzara la solucion en el segundo tanque? (en libras por galon) Sugerencia. Primero determine la formula que da la

contidad de sal en el primer tanque en funcion de t. A partir de ella obtenga la formula que da la concentracion de sal en el

primer tanque. De ella determine la formula de la velocidad de entrada de sal al segundo tanque en libras por minuto.

Respuesta:

17. Una rama de cipres que se encontro en la tumba de un Faraon Egipcio contenıa el 63 por ciento del carbono 14 radiactivo

que contiene una rama de cipres vivo. Estime la edad de la tumba en anos, sabiendo que la vida media del carbono 14 es de

aproximadamente 5600 anos.

Respuesta:

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 45 4

18. Un cuerpo con peso de 8 libras cuelga de un resorte con constante 1 lb/ft. El medio donde se mueve el cuerpo ofrece una

fuerza de resistencia al movimiento que es numericamente igual a su velocidad instantanea. Si el peso es liberado 43 pies

por encima de su posicion de equilibrio con una velocidad hacia abajo de 6 pies por segundo. Determine la velocidad en el

momento en el cual pasa por la posicion de equilibrio.

Respuesta:

19. Indicar la opcion que contiene la solucion a la ecuacion diferencial:

y′ =x2 y + 2 y3

x3

A y2 = x2 (C− 4 ln(x))

B x2

y2 = C− 4 ln(x)

C x2

y2 = C + 2 ln(x)

D − 1y2 = C− 2 ln(x)

E −x2

y2 = C + 2 ln(x)

20. Un recipiente cilındrico se esta vaciando por un orificio en la parte inferior. Si inicialmente el lıquido estaba a una profundidad

de 12 metros y al cabo de 2 horas se vacıa. A que horas paso por la mitad de la profundidad?

Respuesta:

21. Cual de las siguientes opciones representa la transformada de Laplace de la funcion: (Sugerencia: use las definiciones de

las funciones de las funciones hiperbolicas mediante exponenciales)

f(t) = t cosh(6 t)

A F (s) = 36+s2

−36+s2

B F (s) = 12 s(−36+s2)2

C F (s) = (36 + s2)−1

D F (s) = 36+s2

(−36+s2)2

22. Seleccionar la opcion que contiene la transformada de Laplace de

f(t) =− cos(3 t) + cos(4 t)

t

A F (s) = − s9+s2 + s

16+s2

B F (s) = s9+s2 + s

16+s2

C F (s) = ln( 4+s3+s )

D F (s) = 12 ln( 9+s2

16+s2 )

23. Indique cual de las siguientes opciones representa la transformada inversa de la funcion:

F (s) =s

37 + 2 s+ s2

A f(t) = (cos(6 t)− sen(6 t)) e−t

B f(t) = cos(6 t)− 16 sen(6 t)

C f(t) = (cos(6 t)− 16 sen(6 t)) e−t

D f(t) = cos(6 t)− sen(6 t)

24. En muchos estados de USA es ilegal manejar con un nivel de alcohol mayor que 0.10 por ciento (una parte de alcohol por 1000

partes de sangre). Suponga que alguien es detenido en alguno de esos estados y que se detecta que tiene un porcentaje de

alcohol en la sangre de 0.9 %. Si se asume que el porcentaje de alcohol en el torrente sanguıneo decrece en forma proporcional

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Ecuaciones Diferenciales, Laboratorio Final, Tipo: 45 5

al porcentaje de alcohol, y que ademas la concentracion de alcohol decrece 10 por ciento cada hora, determine cuanto tiempo

en horas debe pasar para que esa persona pueda conducir legalmente de nuevo. Nota: Los datos de este problema son

ficticios.

Respuesta:

25. Sabiendo que la solucion a la correspondiente ecuacion homogenea auxiliar es yh = c1 + c2 sec (6x) determine una solucion

particular por el metodo de variacion de parametros a la ED:

−6 (csc(6x) sec(6x) + tan(6x)) y′ + y′′ = tan(6x)

A yp = − 16 x+ 1

6 tan(6x)

B yp = − 16 x+ 1

36 tan(6x)

C yp = x+ tan(6x)

D yp = 16 x+ 1

36 tan(6x)

E yp = 16 x+ 1

6 tan(6x)

F yp = − 16 x−

16 tan(6x)