Ecuaciones homogéneas y reducibles a ellas
Definición: Una función f(x, y) se dice que es homogénea de grado n respecto a sus variables si cumple:
Ejemplos:
, es una función homogénea de grado tres
, es homogénea de grado cero
, es homogénea de grado uno
Ecuaciones homogéneas de primer orden
Definición: Una ecuación diferencial de primer orden , se dice que es homogénea, cuando la función f(x, y) es homogénea de grado 'cero'.
Observación. Si la ecuación viene dada de la forma:
M(x, y)dx+N(x, y)dy=0
Será homogénea cuando las funciones M(x, y) y N(x, y) sean homogéneas del mismo grado.
Resolución: Haciendo el cambio, y=u·x, y'=u'x+u, se reduce a una de variables separadas
Ejemplos:
4x-3y+y'(2y-3x)=0
Deshaciendo el cambio (y-x)(y-2x)=C
Deshaciendo el cambio
Haciendo el cambio
Deshaciendo el cambio
Ecuaciones reducibles a homogéneas
Ecuaciones de la forma:
Evidentemente si c=l=0, es una ecuación homogénea, caso contrario se estudia el sistema:
Este sistema representa dos rectas en el plano y se tiene los siguientes casos:
Sistema compatible determinado, las rectas se cortan en un punto (x0, y0). Realizando el cambio de variables:
La ecuación se convierte en la homogénea:
Ejemplo: (3y-7x+7)dx-(3x-7y-3)dy=0
Como
solución única
El sistema es compatible indeterminado (rectas coincidentes)
Se realiza la división y la ecuación es de variables separadas
Ejemplo: (x-2y+5)dx+(-3x+6y-15)dy=0
El sistema es incompatible (rectas paralelas)
Al ser
se hace el cambio mx+ny=z y pasa a variables separadas
Ejemplo: (x-2y-1)dx+(3x-6y+2)dy=0
Integrar las ecuaciones: