La aplicación de técnicas algebraicas en la resolución de ecuaciones diferenciales de segundo orden con coeficientes constantes

Abstract

Este artículo explora la aplicación de técnicas algebraicas en la resolución de ecuaciones diferenciales de segundo orden con coeficientes constantes en el caso homogéneo f(x)=0. Se presenta un enfoque detallado sobre la factorización y el uso de la fórmula general para resolver la ecuación característica asociada. Estas técnicas permiten obtener soluciones generales que describen el comportamiento de sistemas dinámicos sin la influencia de fuerzas externas, como circuitos eléctricos, sistemas mecánicos y osciladores armónicos. La factorización es efectiva cuando la ecuación característica puede descomponerse en factores lineales, lo que ocurre en sistemas con raíces racionales. Por otro lado, la fórmula general es un método universal que permite resolver ecuaciones cuadráticas independientemente de la naturaleza de sus raíces, ya sean reales o complejas. El estudio también resalta las implicaciones físicas de las soluciones obtenidas, como el decaimiento exponencial, el crecimiento o las oscilaciones periódicas. Asimismo, se analiza la relación entre las raíces de la ecuación característica y la estabilidad del sistema, un aspecto crucial en la ingeniería y el diseño de sistemas de control. Se concluye que las técnicas algebraicas para resolver ecuaciones diferenciales homogéneas de segundo orden no solo son esenciales desde un punto de vista teórico, sino que también tienen aplicaciones prácticas significativas en el análisis, diseño y optimización de sistemas dinámicos.

Keywords

• Ecuaciones diferenciales
• Factorización
• Estabilidad