Pregunta
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Consider the initial value problem
a. Find the value of the constant and the exponent so that is the solution of this
initial value problem.

b. Determine the largest interval of the form on which the existence and
uniqueness theorem for first order linear differential equations guarantees the existence
of a unique solution.
c. What is the actual interval of existence for the solution (from part a)?
help (inequalities)

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

a. The solution is .
b. The largest interval for existence and uniqueness is .
c. The actual interval of existence for the solution is .

Solución

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Bonus Knowledge

To solve the initial value problem given, we start with the equation:
We can rewrite this in a separable form:
Now, using the separation of variables, we integrate both sides:
yielding:
Exponentiating both sides gives:
This means we can rewrite our equation as:
where (and it can be either positive or negative to account for the absolute value).
a. To find using the initial condition :
Thus,
So, the solution becomes:
b. The existence and uniqueness theorem for first-order linear differential equations states that a solution exists and is unique as long as the coefficients of the equation do not take on any singular values. Here, the function implies that the potential issue arises when . Therefore, the largest interval on which the existence and uniqueness theorem applies, excluding zero, is:
c. The actual interval of existence for the solution is constrained by the initial condition . Since the function is defined for all , the interval of existence concerning the initial value problem is:
This is because the initial condition involves , which is valid, but cannot include , where the differential equation has a singularity.

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