Comprender la importancia de las ecuaciones diferenciales en el ámbito de las Matemáticas y sus aplicaciones a los campos de la Ciencia y la Técnica

Incorporar herramientas del calculo diferencial e integral de funciones de variable real y del álgebra lineal para la resolución y análisis de soluciones de ecuaciones diferenciales

Entender los conceptos de Ecuación Diferencial, solución general y problema de valor inicial.
Conocer la teoría de ecuaciones diferenciales ordinarias lineales de orden arbitrario y de sistemas de EDOs lineales, como la forma de encontrar su solución.
Aprender técnicas de resolución (bien de forma cerrada, mediante solución explícita; bien de forma aproximada, mediante resolución numérica) de ecuaciones diferenciales.
Conocer el lenguaje y las aplicaciones más elementales de las ecuaciones diferenciales escalares y de los sistemas lineales a problemas de las ciencias (física, química, biología).

Sesiones académicas teóricas.

Sesiones académicas de problemas.

2,6

3,4

2

Iniciación a  las ecuaciones diferenciales ordinarias, aprendiendo a resolverlas de forma exacta o aproximada, y estudiando en profundidad la teoría lineal. 

La información detallada de esta asignatura se encuentra en la ficha correspondiente de la Guía Docente que puede consultar en este enlace:
https://fisicas.ucm.es/guiasdocentes

 

Es conveniente llevar al día las asignaturas de Álgebra Lineal, Análisis de Variable Real y Fundamentos de la Física I y II.

 Conocer y manejar los conceptos y resultados básicos de las ecuaciones diferenciales escalares y de sistemas lineales. Relacionar los contenidos matemáticos y la resolución de problemas en algunas aplicaciones en la ciencia, la cultura y la tecnología. 

Parte 1 

Ecuaciones diferenciales lineales y sistemas de ecuaciones lineales de primer orden con coeficientes continuos: solución general y problemas de valor inicial. Estructura del conjunto de soluciones. Matrices fundamentales de un sistema lineal homogéneo. Método de variación de las constantes. Modelos y aplicaciones: estudio de algunos modelos sencillos de las ciencias (física, química, biología,...).

Parte 2 

Ecuaciones diferenciales lineales y sistemas de ecuaciones lineales de orden arbitrario con coeficientes continuos. Ecuaciones de segundo orden con coeficientes constantes: método de variación de las constantes y método de los coeficientes indeterminados. Sistemas de ecuaciones lineales de primer orden. Exponencial de una matriz. Método de series de potencias para la resolución de ecuaciones y sistemas lineales. Modelos y aplicaciones.

Parte 3

Introducción a las ecuaciones diferenciales no lineales. Ecuaciones en variables separables y ecuaciones diferenciales exactas. Dinámica de las ecuaciones diferenciales autónomas. Ecuaciones de Riccati y Bernoulli. Ejemplos de explosión en tiempo finito y no unicidad. 

Parte 4

Sistemas planos autónomos. Comportamiento cualitativo de las soluciones. Diagrama de fases de sistemas planos. Modelos y aplicaciones.

Parte 5 

Otros métodos de resolución. Transformada de Laplace. Resolución numérica de ecuaciones diferenciales. 

Se realizarán exámenes finales que supondrán un mínimo de 80% de la nota final. El resto podrá resultar de la realización de controles intermedios, entrega de problemas, asistencia.

M. Braun, Ecuaciones diferenciales y sus aplicaciones. Grupo Editorial Iberoamericano (1990).
W.E. Boyce y R.C. DiPrima, Ecuaciones diferenciales y problemas con valores en la frontera, Limusa Wiley (2010).
C. Fernández Pérez, F. Vázquez Hernández, y J.M. Vegas Montaner, Ecuaciones diferenciales y en diferencias. Thomson, 2003
A. Kiseliov, M. Krasnov y G. Makarenko, Problemas de ecuaciones diferenciales ordinarias, Mir (1988).
J. López-Gómez y A. Tellini, Ordinary Differential Equations: Linear and Nonlinear Systems, Dynamical Systems and Applications, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore, 2024.
F. Simmons, Ecuaciones Diferenciales con aplicaciones y notas históricas. Mc Graw-Hill (1977).
D.G. Zill, Ecuaciones diferenciales con aplicaciones de modelado, Cengage Learning (2009).