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MATH 2410 Exam I

Fall 2022

1. [15 pts.] Consider the diferential equation

(a) (4 pts) Find the equilibrium points of this diferential equation.

(b) (4 pts) Sketch the graph z = y(y2  - 4).  Use this information to draw the phase line (with arrow direction indicating how solution changes as x increases).

(c) (7 pts) Sketch the graphs of the solutions that satisfy the initial conditions

(i) y(0) = 3; (ii) y(0) = 1; (iii) y(0) = -2.  (Clearly label which is which.)

The horizontal axis is x while the vertical axis is y.

2. [20 pts.] Consider the differential equation

(a) (2 pts) Show that the equation is separable.

(b) (8 pts) Find the general solution to the equation.

(c) (2 pts) Find a solution that satisies y(1) = 2:

(d) (4 pts) Consider another initial condition y(0) = 0, can you ind a solution to the new initial value problem using part (a)? Explain what goes wrong in this case for the procedures in part (a).

(e) (4 pts) Is there a solution to the equation with the initial value y(0) = 0? What is the solution if it does? Explain.

3. [16 pts.]

(a) (13 pts) Find the general solution to the diferential equation

(b) (3 pts) Find the solution if the initial condition y(0) = 1 is imposed.

4. [16 pts.]  Consider the initial value problem y= y + x with y(0) = 1.  Use the Eulers method to obtain the approximation of y( 3/2 ) with a step size h = 1/2.

5. [25 pts.]

(a) (5 pts) Find the general solution of y、、+ 4y- 5y = 0.

(b) (5 pts) Find the general solution of y、、- 4y+ 13y = 0.

(c) (9 pts) Solve y、、+ 4y+ 4y = 0 with initial conditions y(0) = 1 and y(0) = 0.

(d) (6  pts)  Suppose  the  auxiliary  equation  of  a  linear  homogeneous  constant  coe伍cient  4th  order diferential equation Ly = 0 has the roots {1, 1, 4 + 2i, 4 - 2ig. What is the general solution to this diferential equation.

6. [8 pts.]  Given the functions y1  = e2x  and y2  = xe2x. Evaluate the Wronskian W (y1 , y2 ) at x = 1.