Equazioni differenziali: una prima scoperta — scheda

Istituto tecnico trasporti logisticacomplementi di matematica contenuto verificato

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In breve: Un'equazione differenziale lega una funzione alla sua derivata. Serve a descrivere come le cose cambiano nel tempo.

Cosa sono

Nelle equazioni normali cerchiamo un numero. Ad esempio in x + 2 = 5 la soluzione è x = 3.

In un'equazione differenziale cerchiamo invece una funzione. La funzione incognita compare insieme alla sua derivata.

Un esempio semplice è: y' = 2x. Qui dobbiamo trovare la funzione y(x) la cui derivata vale 2x.

Queste equazioni sono utili nei trasporti. Descrivono velocità, accelerazione e consumo di carburante.

Come si risolvono le forme più semplici

Il caso più facile è y' = f(x). Per trovare y basta calcolare l'integrale di f(x).

Esempio: se y' = 2x, allora y = x² + C. La lettera C è una costante arbitraria.

La costante C compare sempre. Significa che esistono infinite soluzioni, una per ogni valore di C.

Per scegliere una soluzione unica serve una condizione iniziale. Ad esempio: y(0) = 1 fissa il valore di C.

Un altro tipo semplice è y' = k·y. Qui la derivata è proporzionale alla funzione stessa. La soluzione è una funzione esponenziale.

Esempi pratici

Esempio 1. Un camion parte da fermo e accelera in modo costante. La sua velocità è v(t).

L'equazione è v'(t) = a, dove a è l'accelerazione. Integrando otteniamo v(t) = a·t + v₀.

Esempio 2. Un serbatoio perde carburante in modo proporzionale alla quantità presente.

L'equazione è Q'(t) = -k·Q(t). La soluzione descrive un calo esponenziale del carburante nel tempo.

Esempio 3. Risolvere y' = 3x² con condizione y(0) = 5.

Integriamo: y = x³ + C. Sostituiamo: 5 = 0 + C, quindi C = 5. Soluzione: y = x³ + 5.

Parole difficili

Riferimenti

Fonte

Scheda didattica verificata sull'obiettivo ob.tecnico-trasporti-logistica.complementi-di-matematica.cl3.equazioni-differenziali.01 — Riordino degli istituti tecnici. Verificata il 2026-06-04 sulla norma di riferimento.

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