Q.

Let x = x(t) and y = y(t) be solutions of the differential equations dxdt+ax=0 and dydt+by=0 respectively, a,bR. Given that x(0) = 2; y(0)= 1 and 3y(1) = 2x(1), the value of t, for which x(t) = y(t), is:        [2024]

1 log43 2  
2 log23 2  
3 log4 3  
4 log3 4

Ans.

(1)

We have, dxdt + ax = 0

dxax = -dt    1a log x = -t + c1

  x(0) = 2

c1 = 1a log 2    1a log x = -t + 1a log 2    x = 2e-at

Now, dydt +by = 0    1b log y = -t + c2

  y(0) = 1

  1b log(1) = -0 + c2    c2 = 0    y = e-bt

Now, 3y(1) = 2x(1)    3e-b = 4e-a

  ea - b = 43    a - b = log (43)       ... (i)

For x(t) = y(t), 2e-at = e-bt    e(a - b)t = 2    (a - b)t = log 2

  log (43) t = log 2      [From (i)]

  t = log 2log 43    t = log43 2