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Solución de un sistema de ecuaciones lineales, Ejercicios de Análisis de Circuitos Eléctricos

En este documento se presenta la resolución de un sistema de ecuaciones lineales compuesto por tres ecuaciones y tres incógnitas. Se utiliza el método de reducción para eliminar una variable en cada paso y obtener dos nuevas ecuaciones, lo que permite encontrar dos de las tres incógnitas. Después, se simplifican las ecuaciones obtenidas y se despejan las variables para obtener los valores exactos de las incógnitas v1, v2 y v3.

Qué aprenderás

  • Cómo se elimina una variable en el método de reducción?
  • ¿Cómo se obtienen los valores exactos de las incógnitas v1, v2 y v3?
  • ¿Qué método se utiliza para resolver el sistema de ecuaciones lineales presentado en el documento?

Tipo: Ejercicios

2019/2020

Subido el 16/03/2022

luis-manuel-hernandez-cardel
luis-manuel-hernandez-cardel 🇲🇽

4

(1)

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bg1
NODO 1
(v1):
Las corrientes que entran son positivas, por lo tanto:
0.02 v1+5
(
v1v3
)
3
(
v1v2
)
=0
0.02 v1+5v15v33v1+3v2=0
0.02 v1+5v13v1+3v25v3=0
2.02 v1+3v25v3=0
NODO 2
(v2):
102
(
v2v3
)
3
(
v2v1
)
=0
102v2+2v33v2+3v1=0
(
3v12v23v2+2v3=−10
3v15v2+2v3=−1 0
NODO 3
(v3):
0.2 v35
(
v3v1
)
2
(
v3v2
)
=0
0.2 v35v3+5v12v3+2v2=0
(
5v1+2v25v32v3+0.2 v3=0
5v1+2v26.8 v3=0
Resolviendo las ecuaciones
(a)
,
(b)
y
(c)
en función de
v1
,
v2
y
v3
encontramos los
valores que le corresponden a las variables mencionadas, obteniendo:
2.02 v1+3v25v3=0
(a)
(b)
(c)
(b)
(a)
pf3
pf4
pf5

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¡Descarga Solución de un sistema de ecuaciones lineales y más Ejercicios en PDF de Análisis de Circuitos Eléctricos solo en Docsity!

NODO 1

( v

1

Las corrientes que entran son positivas, por lo tanto:

0.02 v

1

v

1

v

3

v

1

v

2

0.02 v

1

  • 5 v

1

− 5 v

3

− 3 v

1

  • 3 v

2

0.02 v

1

  • 5 v

1

− 3 v

1

  • 3 v

2

− 5 v

3

2.02 v

1

  • 3 v

2

− 5 v

3

NODO 2 ( v

2

v

2

v

3

v

2

v

1

10 − 2 v

2

  • 2 v

3

− 3 v

2

  • 3 v

1

(

− 2 v

2

  • 2 v

3

− 3 v

2

  • 3 v

1

3 v

1

− 2 v

2

− 3 v

2

  • 2 v

3

3 v

1

− 5 v

2

  • 2 v

3

NODO 3

( v

3

0.2 v

3

v

3

v

1

v

3

v

2

0.2 v

3

− 5 v

3

  • 5 v

1

− 2 v

3

  • 2 v

2

(

5 v

1

  • 2 v

2

− 5 v

3

− 2 v

3

+0.2 v

3

5 v

1

  • 2 v

2

−6.8 v

3

Resolviendo las ecuaciones ( a ), ( b ) y ( c ) en función de

v

1

v

2

y

v

3

encontramos los

valores que le corresponden a las variables mencionadas, obteniendo:

2.02 v

1

  • 3 v

2

− 5 v

3

( a )

( b )

( c )

( b )

( a )

3 v

1

− 5 v

2

  • 2 v

3

5 v

1

  • 2 v

2

−6.8 v

3

De la ecuación ( a ) y ( b ) haremos la eliminación de una de las 3 variables por el

método de reducción para hallar dos nuevas ecuaciones y así hallar 2 de las 3

incógnitas del ejercicio, seleccionando en nuestro caso la variable

v

2

, obteniendo:

2.02 v

1

  • 3 v

2

− 5 v

3

3 v

1

− 5 v

2

  • 2 v

3

Multiplicamos la ecuación ( a ) por 5 y la ecuación ( b ) por 3 para poder simplificar y

eliminar el valor de

i

2

, obteniendo ahora:

( 5 ) 2.02 v

1

+( 5 ) 3 v

2

−( 5 ) 5 v

3

10.1 v

1

  • 15 v

2

− 25 v

3

( 3 ) 3 v

1

−( 3 ) 5 v

2

  • ( 3 ) 2 v

3

9 v

1

− 15 v

2

  • 6 v

3

Simplificando ambas ecuaciones obtenemos una nueva ecuación, por lo tanto:

10.1 v

1

  • 15 v

2

− 25 v

3

9 v

1

− 15 v

2

  • 6 v

3

19.1 v

1

− 19 v

3

Por lo que ahora obtenemos la siguiente ecuación:

19 .1 v

1

− 19 v

3

De la ecuación ( a ) y ( c ) haremos la eliminación de una de las 3 variables por el

método de reducción para hallar dos nuevas ecuaciones y así hallar 2 de las 3

incógnitas del ejercicio, seleccionando en nuestro caso la variable

v

2

, obteniendo:

2.02 v

  • 3 v − 5 v = 0

( c )

( a )

( b )

( d )

( a )

19 .1 v

1

− 19 v

3

19 .1 v

1

10.96 v

1

19 .1 v

1

19 10.96 v

1

19 .1 v

1

−20.0230 v

1

−0.9230 v

1

v

1

v

1

v

1

=32.5 V

Sustituyendo el valor de

v

1

en la ecuación ( d )para hallar

v

3

se obtiene:

v

3

10.96 v

1

v

3

v

3

v

3

v

3

=34. 2 5 V

Lo último que nos resta es hallar el valor de

v

2

por lo que ahora sustituiremos los

dos valores encontrados en cualquiera de las 3 ecuaciones iniciales, al sustituirla

en ( b ) se obtiene:

3 v − 5 v

  • 2 v =− 1 0

3 (32.5 )− 5 v

2

97.5− 5 v

2

5 v

2

5 v

2

v

2

v

2

v =35.2 V

( b )