Ecuaciones diferenciales ordinarias para estudiantes texto

Page 280

257

B.3 MĂŠtodos aproximados analĂ­ticos

van der Pol.nb

1

Oscilador de van der Pol In[1]:= ec

É

x ' '#t' H x '#t' +x#t'2 1/ x#t' ;

Comprobamos que no sabe resolverla: In[2]:= DSolve#ec

0, x#t', t'

Out[2]= DSolve#x#t' H + 1 x#t'2 / xÂ… #t' xÂ…Â… #t'

É

SoluciĂłn aproximada:

In[3]:= ec1 Out[3]=

É

ec s. x :! Function#t, +A Cos#t I' H x1 #t'

O#H'2 /'

Eliminamos productos y potencias de funciones trigonomĂŠtricas: ec1 ss Normal ss TrigReduce ss Expand

Out[4]= A H Sin#t I'

1 3 1 cccc A H Sin#t I' cccc A3 H Sin#3 t 3 I' H x1 #t' H xÂ…Â… 1 #t' 4

4

Aunque no es necesario, resolvemos esta ecuaciĂłn para ver explĂ­citamente los tĂŠrminos seculares:

In[5]:= Simplify# x1 #t'

DSolve# ec1

Out[5]=

É

+ A + 1 A2 Cos#t I'2 / Sin#t I' x1 #t' xÂ…Â…1 #t'/ H O#H'2

In[4]:= ec1

É

0, x#t', t'

s.

0, x1 #t', t'##1'''

cccc1ccc +32 C#2' Cos#t' 4 A + 4 A2 / t Cos#t I' 32

32 C#1' Sin#t' 8 A Sin#t I' 2 A3 Sin#t I' A3 Sin#3 +t I/'/

Ensayamos una amplitud dependiente del tiempo lento H t (A(H t) = A(0) + H t A'(0)) + ...):

In[6]:= ec1

Expand#TrigReduce#Normal#ec s. x :! Function#t, ++A#0' H t A '#0'/ Cos#t I' H x1 #t'

'''

Out[6]=

O#H'2 /'

1 H A#0' Sin#t I' cccc H A#0'3 Sin#t I' 4

1 cccc H A#0'3 Sin#3 t 3 I' H x1 #t' 2 H Sin#t I' AÂ… #0' H xÂ…Â…1 #t' 4

É

Eliminamos los tĂŠrminos resonantes con una elecciĂłn de A'(0):

In[7]:= ec1

Out[7]=

É

Simplify$ec1 s. A '#0'

!

A#0' L A#0'2 \ MMM1 cccccccc ]]( cccccccc ] 2 N 4 ^

ccccccccccccc

1 cccc H A#0'3 Sin#3 +t I/' H x1 #t' H xÂ…Â…1 #t' 4

Resolvemos la ecuaciĂłn para x1 :


Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.