Ejercicios de Transformación de EDO de orden n

Transformar en un sistema la siguiente ecuación de orden $$2$$:

$$\displaystyle x''+\frac{b}{m} \cdot x'+\frac{k}{m}\cdot x =0$$

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Desarrollo:

Tenemos una EDO lineal de orden 2. Definimos dos nuevas variables: $$$y_1=x \ \ \ \ y_2=x'$$$ con lo que la nueva EDO se escribe: $$$\left. \begin {array} {l} y_1'=y_2 \\ y_2'=-\dfrac{b}{m}\cdot y_2-\dfrac{k}{m}\cdot y_1 \end{array}\right\} \Rightarrow \begin{pmatrix} y_1' \\ y_2' \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ -\dfrac{k}{m} & -\dfrac{b}{m} \end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix} y_1 \\ y_2 \end{pmatrix}$$$ Si quisiéramos resolver la EDO, bastaría resolver el sistema y dar como solución $$x(t)=y_1(t)$$.

Solución:

$$\begin{pmatrix} y_1' \\ y_2' \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ -\dfrac{k}{m} & -\dfrac{b}{m} \end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix} y_1 \\ y_2 \end{pmatrix}$$

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