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Problemas de funciones desconocidas

Yo no soy un matemático, por lo excusa, si mi pregunta es tonta o mal declaradas. Tengo el siguiente problema. Tengo 2 condiciones sobre dos desconocidos continuamente diferenciable funciones:

$$A(t)=\frac{1}{B(t)}+C \\ B(t)=D(t)-\int_0^t(\tau) d\tau.$$

C y D son constantes. Yo también conozco a $A(0)$$B(0)$. Estoy buscando una manera de obtener el valor de $A(t)$ $B(t)$ pequeña $t>0$. Hasta ahora tengo una solución numérica, sino que involucra una gran cantidad de interpolación y creo que no es muy buena.

Me preguntaba si hay alguna manera de obtener una solución analítica para este problema. No espero que para resolver el problema para mí, estoy dispuesto a aprender y yo estaría muy agradecido si pudiera me apunte hacia lecturas posibles.

Gracias de antemano.

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user21783 Puntos 11

ACTUALIZADO: Vamos a escribir todo en función de $E(t):=A(t)-C$ :

$$B(t)=\frac 1{E(t)}$$ $$\frac 1{E(t)}+E(t)=D-C-\int_0^t E(t)+C\ dt$$

después de la derivación de la segunda ecuación se convierte en : $$E'(t)\left(1-\frac 1{E(t)^2}\right)=-E(t)-C$$

$$\frac {E'(t)}{E(t)+C}-\frac {E'(t)}{(E(t)+C)E(t)^2}=-1$$

$$\frac {E'(t)}{E(t)+C}-\frac {E'(t)}{C^2}\left(\frac {1}{E(t)+C}-\frac {E(t)-C}{E(t)^2}\right)=-1$$ $$\frac {E'(t)}{E(t)+C}-\frac {E'(t)}{C^2}\left(\frac {1}{E(t)+C}-\frac 1{E(t)}+\frac C{E(t)^2}\right)=-1$$

La integración de este, se obtiene : $$\log(E(t)+C)-\frac 1{C^2}\log(E(t)+C)+\frac 1{C^2}\log(E(t))+ \frac 1{CE(t)}=-t+F$$

que podemos reescribir como (cambio de signo) : $$t-F=\frac {1-C^2}{C^2}\log(E(t)+C)-\frac 1{C^2}\log(E(t))- \frac 1{CE(t)}$$

con $F$ constante y $E(t)=A(t)-C$

Este es el mismo resultado que countinghaus', excepto que he expresado $t$ en función de $E(t)=A(t)-C$, mientras que su resultado fue en función de $B(t)=\dfrac 1{E(t)}$. Vamos a reescribir nuestro resultado con $B(t)$ : $$t-F=\frac {1-C^2}{C^2}\log\left(\frac 1{B(t)}+C\right)+\frac 1{C^2}\log B ((t))- \frac {B(t)}C$$ $$\boxed{\displaystyle t=- \frac {B(t)}C-\frac {C^2-1}{C^2}\log(1+C B(t))+\log B ((t))+F}$$

La obtención de $A(t)$ (o $B(t)$) en función de $t$ 'cerrará' probablemente no sea posible, excepto para valores específicos de ($C$) :

  • $C=1$ : soluciones de $B(t)=-1$ $\displaystyle B(t)=-W\left(-e^{F-t}\right)$
  • $C=-1$ : soluciones de $B(t)=1$ $\displaystyle B(t)=W\left(e^{F-t}\right)$
  • $C=0$ : soluciones de $\displaystyle B(t)=\pm\frac {\sqrt{W\left(-e^{F-2t}\right)}}i$
    (con $W$ la función W de Lambert y $F$ una constante ; la búsqueda de otras soluciones mediante el uso de Alfa por el cambio de la ($C=1$ en el ejemplo) constante antes de $x^2$ en la consulta y obtener la parcela de resultado)

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