Ecuaciones Diferenciales Paul Blanchard

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    Ecuaciones Diferenciales Paul Blanchard

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    El estudio de las ecuaciones diferenciales es una bella aplicación de las ideas y procedimientos del cálculo a nuestra vida rutinaria

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El estudio de las ecuaciones diferenciales es una bella aplicación de las ideas y procedimientos del cálculo a nuestra vida rutinaria. Se podría decir que el cálculo fue desarrollado esencialmente a fin de que los principios que rigen muchos fenómenos pudiesen ser expresados en el lenguaje de las ecuaciones diferenciales. Desafortunadamente, fue bastante difícil trasmitir la belleza del tema en el tradicional primer curso sobre ecuaciones diferenciales, por el hecho de que el número de ecuaciones que pueden tratarse con procedimientos metódicos es limitadísimo. En consecuencia, el curso se enfocó más en los procedimientos que en los conceptos. Este libro es una consecuencia de nuestra opinión de que ahora podemos realizar una revisión radical y abordamos nuestro curso actualizado con múltiples metas en psique. Primeramente, el énfasis tradicional en ardides y procedimientos especializados para solucionar ecuaciones diferenciales ya no es apropiado, dada la tecnología libre. Seguidamente, muchas de las ecuaciones diferenciales más esenciales no son lineales y los procedimientos numéricos y cualitativos son más efectivos que los metódicos para estos casos. Por último, el curso de ecuaciones diferenciales es de los pocos cursos a nivel de licenciatura donde es posible dar a los estudiantes una breve visión de la naturaleza de la investigación matemática moderna. Los enfoques cualitativo, numérico y metódico Conforme con esto, este libro se desvía radicalmente del habitual texto “recetario de cocina” sobre ecuaciones diferenciales. Hemos eliminado la mayoría de los procedimientos especializados para conseguir fórmulas de soluciones y los hemos sustituido con temas que se centran en la formulación de ecuaciones diferenciales y la interpretación de sus soluciones. A fin de adquirir un comprensión de estas, solucionamos una ecuación desde 3 puntos de vista diferentes. El primordial enfoque que adoptamos es cualitativo. Aguardamos que los estudiantes sean capaces de visualizar las ecuaciones diferenciales y sus soluciones de muchas formas geométricas. Por poner un ejemplo, empleamos campos de pendientes, gráficas de soluciones, campos vectoriales y curvas solución en el plano fase como herramientas para un mejor comprensión de las soluciones. Asimismo solicitamos a los estudiantes que adquieran habilidad para moverse entre las representaciones geométricas y analíticas más tradicionales. Como el estudio de las ecuaciones diferenciales resulta más simple utilizando la computadora, asimismo hacemos énfasis en los procedimientos numéricos. Suponemos que los estudiantes tienen algún acceso a procedimientos tecnológicos que facilitan la aproximación a las soluciones y a las gráficas de esas soluciones. Incluso cuando podemos hallar una fórmula explícita para una solución, frecuentemente trabajamos numérica y cualitativamente con la ecuación para comprender la geometría y el comportamiento en un largo plazo de las soluciones. Cuando podemos localizar soluciones explícitas de manera fácil (como en el caso de ecuaciones separables de primera importancia o bien sistemas lineales de factores incesantes), realizamos los cálculos. Mas jamás dejamos de examinar las fórmulas resultantes que conseguimos asimismo con los puntos de vista cualitativo y numérico. : 1 Ecuaciones Diferenciales de Primer Orden1.1 Modelación a través de ecuaciones diferenciales doscientos doce Procedimiento analítico: separación de variables mil novecientos trece Procedimiento cualitativo: campos de pendientes tres mil quinientos catorce Técnica numérica: procedimiento de Euler cinco mil doscientos quince Existencia y unicidad de las soluciones seis mil trescientos dieciseis Equilibrios y línea de fase siete mil cuatrocientos diecisiete Bifurcaciones nueve mil trescientos dieciocho Ecuaciones diferenciales lineales diez setecientos diecinueve Cambio de variables 117Laboratorios para el capítulo 1 ciento treinta y dos dos Sistemas de Primer Orden2.1 Modelación a través de sistemas catorce mil veintidos Geometría de sistemas quince mil seiscientos veintitres Métodos metódicos para sistemas singulares diecisiete mil trescientos veinticuatro Procedimiento de Euler para sistemas dieciocho mil cuatrocientos veinticinco Ecuaciones de Lorenz ciento noventa y ocho Laboratorios para el capítulo dos doscientos siete tres Sistemas Lineales3.1 Propiedades de sistemas lineales y el principio de linealidad3.2 Soluciones de línea recta veintitres mil quinientos treinta y tres Planos fase para sistemas lineales con eigenvalores reales3.4 Eigenvalores complejos veintiseis mil cuatrocientos treinta y cinco Casos especiales: eigen valores repetidos y cero veintiocho mil doscientos treinta y seis Ecuaciones lineales de segunda importancia veintinueve mil setecientos treinta y siete El plano trazadeterminante treinta y mil doscientos treinta y ocho Sistemas lineales tridimensionales 325Laboratorios para el capítulo tres trescientos cuarenta y uno cuatro Forzamiento y Resonancia4.1 Osciladores armónicos forzados treinta y cuatro mil ochocientos cuarenta y dos Forzamiento senoidal treinta y seis mil doscientos cuarenta y tres Forzamiento no amortiguado y resonancia treinta y siete mil trescientos cuarenta y cuatro Amplitud y fase del estado permanente treinta y ocho mil quinientos cuarenta y cinco El puente del estrecho de Tacoma 391Laboratorios para el capítulo cuatro cuatrocientos uno cinco Sistemas no Lineales5.1 Análisis del punto de equilibrio cuarenta cuatrocientos cincuenta y dos Análisis cualitativo cuarenta y dos mil doscientos cincuenta y tres Sistemas hamiltonianos cuarenta y 3 mil cuatrocientos cincuenta y cuatro Sistemas disipativos cuarenta y cinco mil trescientos cincuenta y cinco Sistemas no lineales en 3 dimensiones cuarenta y siete mil cincuenta y seis Forzamiento periódico de sistemas no lineales y caos 477Laboratorios para el capítulo cinco cuatrocientos noventa y tres seis Transformadas de Laplace6.1 Transformadas de Laplace cuarenta y nueve mil ochocientos sesenta y dos Funciones intermitentes cincuenta y mil sesenta y tres Ecuaciones de segunda importancia cincuenta y mil novecientos sesenta y cuatro Funciones delta y forzamiento de impulso cincuenta y 3 mil trescientos sesenta y cinco Convoluciones cincuenta y cuatro mil ciento sesenta y seis Teoría cualitativa de las transformadas de Laplace 549Laboratorios para el capítulo seis quinientos cincuenta y ocho siete Métodos Numéricos7.1 Fallos numéricos en el procedimiento de Euler cincuenta y seis mil doscientos setenta y dos Como progresar el procedimiento de Euler cincuenta y siete mil cuatrocientos setenta y tres El procedimiento de RungeKutta cincuenta y ocho mil doscientos setenta y cuatro Los efectos de la aritmética finita 592Laboratorios para el capítulo siete quinientos noventa y seis ocho Sistemas Activos Discretos8.1 La ecuación logística prudente sesenta ochenta y dos Puntos fijos y puntos periódicos sesenta y mil doscientos ochenta y tres Bifurcaciones sesenta y dos mil ciento ochenta y cuatro Caos sesenta y 3 mil ochenta y cinco Caos en el sistema de Lorenz 638Laboratorios para el capítulo ocho seiscientos cuarenta y cuatro Apéndice ARevisión de ecuaciones lineales de primera importancia seiscientos cincuenta Apéndice BNúmeros complejos y fórmula de Euler 661Sugerencias y contestaciones seiscientos sesenta y cinco índice setecientos veinticinco

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