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1a Questão Considere as seguintes equações diferenciais: I) 4(y′)5+y′′=14(y′)5+y″=1 II) ∂5y∂x5−∂2y∂x2=0∂5y∂x5−∂2y∂x2=0 III) (y′′)3+(y′)5=x(y″)3+(y′)5=x De acordo com as alternativas, determine a alternativa correta. A segunda é de ordem 2 e a grau 3 e a terceira é de ordem 2 e grau 3. A primeira e a segunda são de graus iguais a 1. A primeira é de grau 5 e a segunda é de ordem 3. A segunda e a terceira são de ordens iguais. A terceira é de ordem 1 e grau 5. Explicação: A primeira e a segunda são de graus iguais a 1, ou seja, é o grau da mais alta derivada da ED. 2a Questão Seja a função F parametrizada por: . Calcule F(2) (5,2) (6,8) (4,5) Nenhuma das respostas anteriores (2,16) 3a Questão Considere as seguintes equações diferenciais: a) 4(y′)5+y′′−14(y′)5+y″−1 b) ∂5y∂x5−(∂2y∂x2)3=0∂5y∂x5−(∂2y∂x2)3=0 Em relação a ordem e grau das equações, podemos afirmar que: A primeira tem ordem 2 e a segunda tem grau 1. Ambas possuem ordem iguais. Ambas possuem graus iguais. A primeira tem grau 5 e a segunda tem ordem 5. A primeira tem grau 2 e a segunda tem ordem 2. Explicação: Opção A é verdadeira. A ordem de uma ED é a ordem da derivada de maior ordem presente na ED. Grau é o expoente ao qual a maior derivada está elevada. Assim sendo, letra a) possui ordem 2 e grau 1, e a letra b) possui ordem 5 e grau 1. 4a Questão Dadas as equações diferenciais ordinárias abaixo: I - t3d3ydt3+tdydt+y=tt3d3ydt3+tdydt+y=t II - d2ydt2+tdydt+t2y=etd2ydt2+tdydt+t2y=et III - t2dydt+ty=sen(t)t2dydt+ty=sen(t) Assinale a alternativa correta. Apenas a alternativa II é linear. I, II e III são lineares. I, II e III são não lineares. Apenas a alternativa III é linear. Apenas a alternativa I é linear. Explicação: É linear porque a variável dependente yy e suas derivadas aparecem em combinações aditivas de suas primeiras potências. 5a Questão Resolvendo a equação diferencial cosydy=dxxcosydy=dxx, obtemos: cos y - ln x = C ln y - sen x = C sen y - ln x = C e) sen y - cos x = C ln y - cos x = C Explicação: Basta integrar ambos os membros. 6a Questão Determine a ordem e o grau da equação diferencial abaixo: t2s(2)−ts=1−sen(t)t2s(2)−ts=1−sen(t) Ordem 1 e grau 1. Ordem 4 e grau 2. Ordem 2 e grau 1. Ordem 1 e grau 2. Ordem 2 e grau 2. Explicação: Ordem de uma ED corresponde a ordem da derivada de mais alta ordem da ED. Grau de uma ED corresponde ao grau ("expoente") do termo da ED que definirá sua ordem 7a Questão Resolva a seguinte equação diferencial pelo método da substituição: Função: yy = x416x416 EDO:y′=x(y12)y′=x(y12) x4=x16x4=x16 são diferentes, portanto não resolve a EDO. x34=x34x34=x34 são diferentes, portanto não resolve a EDO. x4=x4x4=x4 são iguais, portanto resolve a EDO. x34=x34x34=x34 são iguais, portanto resolve a EDO. x34=x316x34=x316 são diferentes, portanto não resolve a EDO. Explicação: y′=x34y′=x34, substituindo na EDO, encontramos a igualdade: x34=x34x34=x34 que resolve a EDO. 8a Questão Determine a ordem da equação diferencial abaixo e diga se ela é linear ou não. t2y(2)+ty´+2y=sen(t)t2y(2)+ty´+2y=sen(t) 4ª ordem e linear. 3ª ordem e linear. 2ª ordem e não linear. 4ª ordem e não linear. 2ª ordem e linear. 1a Questão Resolva a seguinte EDO utilizando a técnica de Fator Integrante: y2cos(x)dx+(4+5y sen(x))dy=0y2cos(x)dx+(4+5y sen(x))dy=0 x5sen(x)+y5=kx5sen(x)+y5=k y5sen(y)+y4=ky5sen(y)+y4=k y5xsen(x)+y5=ky5xsen(x)+y5=k y5sen(x)+y5=ky5sen(x)+y5=k y5sen(x)+y4=ky5sen(x)+y4=k Explicação: Para chegar a esta solução ,y5sen(x)+y4=ky5sen(x)+y4=k coloque a ED dada na forma padrão e teremos o P(x). Aplique o método de solução realizando a integração. 2a Questão São grandezas vetoriais, exceto: Maria indo se encontrar com João, na porta do cinema. O avião da Air France partindo do aeroporto de Brasília com destino a Paris. João dirigindo o seu carro indo em direção ao bairro do Riacho Fundo. Maria assistindo um filme do arquivo X. Um corpo em queda livre. 3a Questão Determine a ordem e o grau da equação diferencial abaixo: (y(IV))3+3xy(3)+2y=e2x(y(IV))3+3xy(3)+2y=e2x. Ordem 4 e grau 7. Ordem 3 e grau 4. Ordem 4 e grau 8. Ordem 3 e grau 3. Ordem 4 e grau 3. Explicação: A ordem de uma ED é a ordem das derivadas de mais alta ordem(das derivadas) nela presentes. O grau é a potência da mais alta ordem da derivada presente na ED. 4a Questão Determine a ordem da equação diferencial abaixo e diga se ela é linear ou não. d3ydt3+td2ydt2+(cos2(t))y=t3d3ydt3+td2ydt2+(cos2(t))y=t3 5ª ordem e linear. 3ª ordem e não linear. 6ª ordem e linear. 3ª ordem e linear. 5ª ordem e não linear. Explicação: Ordem da ED = maior ordem presente na ED Grau - expoente do termo que define a ordem da ED 5a Questão Resolvendo a equação diferencial (x+1)y' = x + 6, encontramos: y = x + 5 ln | x + 1 | + C y = -3x + 8 ln | x - 2 | + C y = ln | x - 5 | + C y = -x + 5 ln | x + 1 | + C y = x + 4 ln| x + 1 | + C 6a Questão Resolvendo a equação diferencial dy/y - (cos x)dx = 0, obtemos: ln y = cos x + C y = ln x + C ln y = sen x + C e) sen y + cos x = C ln y = x + C Explicação: Resposta: b) ln y = sen x + C Basta fazer dy/y = (cos x)dx e integrar ambos os membros 7a Questão Determine o limite da função (t , cos t, (8-t3)/(4-t2)) quando t tende a 2. (2,cos 2, 3) Nenhuma das respostas anteriores (2,0, 3) (2,cos 4, 5) (2,sen 1, 3) 8a Questão Resolvendo a equação diferencial dy/y = (cos x)dx, obtemos: ln y = cos x + C y = ln x + C ln y = x + C e) sen y + cos x = C ln y = sen x + C 1a Questão Resolvendo a equação diferencial (cos y)dy - (sen x)dx = 0, obtemos: sen x - cos x = C sen y + cos x = C sen x - cos y = C sen x + cos y = C sen y + cos y = C Explicação: Resposta: a) sen y + cos x = C Basta fazer (cos y)dy = (sen x)dx e integrar ambos os membros 2a Questão Dadas as EDOs abaixo: I - t3d3ydt3+d2ydt2+dydt+ty2=0t3d3ydt3+d2ydt2+dydt+ty2=0 II - d2ydt2+sen(t+y)y´+y=sen(t)d2ydt2+sen(t+y)y´+y=sen(t) III - (d2ydt2)2+tdydt+2y=t(d2ydt2)2+tdydt+2y=t Assinale a alternativa correta. Apenas a alternativa I é linear. I, II e III são lineares. I, II e III são não lineares. Apenas a alternativa III é linear. Apenas a alternativa II é linear. Explicação: I, II e III são não lineares, porque: as alternativas I e III possuem termos quadráticos e a alternativa II apresenta a variável multiplicada pela sua derivada. 3a Questão Dada a função (t) = (t2 , cos t, t3) então o vetor derivada será? (2t , cos t, 3t2) Nenhuma das respostas anteriores (2t , - sen t, 3t2) (t , sen t, 3t2) (2 , - sen t, t2) 4a Questão Indique qual é a solução geral correta para a solução da equação diferencial: xdx+ydy=0xdx+ydy=0 x−y=Cx-y=C x + y=Cx + y=C x²+y²=Cx²+y²=C x²− y²=Cx²- y²=C −x² + y²=C-x² + y²=C Explicação: Método de separação de variáveis. 5a Questão Determine a ordem e o grau da equação diferencial abaixo: x4y(4)+xy3=exx4y(4)+xy3=exOrdem 4 e grau 4. Ordem 4 e grau 3. Ordem 1 e grau 4. Ordem 4 e grau 1. Ordem 1 e grau 1. Explicação: O aluno deve mostrar conhecimento sobre as definições de ordem e grau de uma EDO 6a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de variáveis separáveis dx + e3x dy. y = e-3x + K y = (e-2x/3) + k y = (e3x/2) + k y = e-2x + k y = (e-3x/3) + k 7a Questão Determine a ordem da equação diferencial abaixo e diga se ela é linear ou não. y(4)+y(3)+y(2)+y´+y=1y(4)+y(3)+y(2)+y´+y=1 5ª ordem e linear. 4ª ordem e linear. 3ª ordem e linear. 4ª ordem e não linear. 3ª ordem e não linear. Explicação: 4ª ordem - a derivada de mais alta ordem na ED é 4 linear - todas as derivadas da ED estão em expoente 1 8a Questão Dadas as EDOs abaixo: I - d2ydt2+dydt+ty2=0d2ydt2+dydt+ty2=0 II - d2ydt2+tdydt+t3y=etd2ydt2+tdydt+t3y=et III - t3d3ydt3+tdydt+y=tt3d3ydt3+tdydt+y=t Assinale a alternativa verdadeira. Apenas a I é linear. Apenas a I e II são lineares. Apenas a III é linear. Apenas a II é linear. Apenas a II e III são lineares. 1a Questão Dadas as equações diferenciais ordinárias abaixo: I - (y(IV))2+3xy′+2y=e2x(y(IV))2+3xy′+2y=e2x II - d2ydt2+tdydt+2y=sen(t)d2ydt2+tdydt+2y=sen(t) III - d2ydt2+dydt+ty2=0d2ydt2+dydt+ty2=0 Assinale a alternativa verdadeira. Apenas a alternativa III é linear. Apenas a alternativa I é linear. I, II e III são lineares. Apenas a alternativa I e II é linear. Apenas a alternativa II é linear. Explicação: I possui função exponencial e III tem o termo y2y2 2a Questão "As equações diferenciais começaram com o estudo de cálculo por Isaac Newton (1642-1727) e Gottfried Wilheim Leibnitz (1646-1716), no século XVII." Boyce e Di Prima. Com relação às equações diferenciais é SOMENTE correto afirmar que (I) Chama-se equação diferencial toda equação em que figura pelo menos uma derivada ou diferencial da função incógnita. (II) Chama-se ordem de uma equação diferencial a ordem da derivada de mais alta ordem da função incógnita que figura na equação. (III) Chama-se grau de uma equação diferencial o maior expoente da derivada de mais alta ordem da função incógnita que figura na equação. (I) e (III) (I) (I) e (II) (I), (II) e (III) (II) e (III) 3a Questão Identifique o valor de t entre os pontos do intervalo [-π,π], onde as funções { t,sent, cost} são linearmente dependentes. π4π4 ππ −π-π 0 π3π3 4a Questão Determine a ordem e o grau da equação diferencial abaixo: (y´´)2−3yy´+xy=0(y´´)2−3yy´+xy=0. Ordem 4 e grau 2. Ordem 2 e grau 3. Ordem 2 e grau 2. Ordem 4 e grau 3. Ordem 2 e grau 4. Explicação: A ordem de uma ED é a ordem das derivadas de mais alta ordem (das derivadas) nela presente e grau de uma ED é a maior potência da derivada de mais alta ordem 5a Questão Determine o limite da função (t2 , cos t, t3) parametrizada quando t tende a zero. Nenhuma das respostas anteriores (0,1) (0,2,0) (0,1,0) (1,1,1) 6a Questão Resolvendo a equação diferencial (cos y)dy = (sen x)dx, obtemos: sen y + cos x = C sen x + cos y = C sen x - cos y = C sen y + cos y = C sen x - cos x = C Explicação: Resposta: a) sen y + cos x = C Basta fazer (cos y)dy = (sen x)dx e integrar ambos os membros 7a Questão Seja a função F parametrizada por: . Calcule F(2) (4,5) (2,16) (6,8) Nenhuma das respostas anteriores (5,2) 8a Questão Considere as seguintes equações diferenciais: I) 4(y′)5+y′′=14(y′)5+y″=1 II) ∂5y∂x5−∂2y∂x2=0∂5y∂x5−∂2y∂x2=0 III) (y′′)3+(y′)5=x(y″)3+(y′)5=x De acordo com as alternativas, determine a alternativa correta. A segunda e a terceira são de ordens iguais. A segunda é de ordem 2 e a grau 3 e a terceira é de ordem 2 e grau 3. A primeira é de grau 5 e a segunda é de ordem 3. A primeira e a segunda são de graus iguais a 1. A terceira é de ordem 1 e grau 5. 1a Questão Dadas as equações diferenciais ordinárias abaixo: I - t3d3ydt3+tdydt+y=tt3d3ydt3+tdydt+y=t II - d2ydt2+tdydt+t2y=etd2ydt2+tdydt+t2y=et III - t2dydt+ty=sen(t)t2dydt+ty=sen(t) Assinale a alternativa correta. Apenas a alternativa II é linear. Apenas a alternativa III é linear. I, II e III são não lineares. I, II e III são lineares. Apenas a alternativa I é linear. Explicação: É linear porque a variável dependente yy e suas derivadas aparecem em combinações aditivas de suas primeiras potências. 2a Questão Resolvendo a equação diferencial cosydy=dxxcosydy=dxx, obtemos: sen y - ln x = C ln y - cos x = C e) sen y - cos x = C cos y - ln x = C ln y - sen x = C Explicação: Basta integrar ambos os membros. 3a Questão Determine a ordem e o grau da equação diferencial abaixo: t2s(2)−ts=1−sen(t)t2s(2)−ts=1−sen(t) Ordem 4 e grau 2. Ordem 2 e grau 2. Ordem 1 e grau 2. Ordem 2 e grau 1. Ordem 1 e grau 1. Explicação: Ordem de uma ED corresponde a ordem da derivada de mais alta ordem da ED. Grau de uma ED corresponde ao grau ("expoente") do termo da ED que definirá sua ordem 4a Questão Resolva a seguinte equação diferencial pelo método da substituição: Função: yy = x416x416 EDO:y′=x(y12)y′=x(y12) x4=x16x4=x16 são diferentes, portanto não resolve a EDO. x34=x34x34=x34 são iguais, portanto resolve a EDO. x34=x316x34=x316 são diferentes, portanto não resolve a EDO. x4=x4x4=x4 são iguais, portanto resolve a EDO. x34=x34x34=x34 são diferentes, portanto não resolve a EDO. Explicação: y′=x34y′=x34, substituindo na EDO, encontramos a igualdade: x34=x34x34=x34 que resolve a EDO. 5a Questão Determine a ordem da equação diferencial abaixo e diga se ela é linear ou não. t2y(2)+ty´+2y=sen(t)t2y(2)+ty´+2y=sen(t) 2ª ordem e linear. 4ª ordem e linear. 4ª ordem e não linear. 3ª ordem e linear. 2ª ordem e não linear. Explicação: A ordem de uma ED é a ordem das derivadas de mais alta ordem(das derivadas) nela presentes. O grau é a potência da mais alta ordem da derivada presente na ED. É linear porque a variável dependente yy e suas derivadas aparecem em combinações aditivas de suas primeiras potências. 6a Questão Considere as seguintes equações diferenciais: a) 4(y′)5+y′′−14(y′)5+y″−1 b) ∂5y∂x5−(∂2y∂x2)3=0∂5y∂x5−(∂2y∂x2)3=0 Em relação a ordem e grau das equações, podemos afirmar que: Ambas possuem graus iguais. A primeira tem ordem 2 e a segunda tem grau 1. A primeira tem grau 2 e a segunda tem ordem 2. A primeira tem grau 5 e a segunda tem ordem 5. Ambas possuem ordem iguais. Explicação: Opção A é verdadeira. A ordem de uma ED é a ordem da derivada de maior ordem presente na ED. Grau é o expoente ao qual a maior derivada está elevada. Assim sendo, letra a) possui ordem 2 e grau 1, e a letra b) possui ordem 5 e grau 1. 7a Questão Resolva a seguinte EDO utilizando a técnica de Fator Integrante: y2cos(x)dx+(4+5y sen(x))dy=0y2cos(x)dx+(4+5y sen(x))dy=0 y5sen(x)+y5=ky5sen(x)+y5=k y5xsen(x)+y5=ky5xsen(x)+y5=k y5sen(x)+y4=ky5sen(x)+y4=k y5sen(y)+y4=ky5sen(y)+y4=k x5sen(x)+y5=kx5sen(x)+y5=k Explicação: Para chegar a esta solução ,y5sen(x)+y4=ky5sen(x)+y4=k coloque a ED dada na formapadrão e teremos o P(x). Aplique o método de solução realizando a integração. 8a Questão São grandezas vetoriais, exceto: João dirigindo o seu carro indo em direção ao bairro do Riacho Fundo. Maria assistindo um filme do arquivo X. 1a Questão A solução geral da equação diferencial xy´+y=0 é y=x+C y=ln 2x -1 y=2x-ln(x+1)+C y=C/x y=ln x+C Explicação: xy´+y=0 é xdy/dx = -y -dy/y = dx/x -lny = lnx + c -lny = lncx lny + lncx = 0 lncxy = 0 cxy = 1 y = 1/cx 2a Questão Determine a solução geral para a EDO de primeira ordem a seguir: dy/dx = 2ycosx y = c.esen2x y = c.e(senx)/2 y = c.esen(x/2) y = c.esen3x y = c.e2senx Explicação: dy = 2ycosx.dx dy/y = 2cosx.dx ln(y) = 2senx + k, y > 0 y = e2senx + k y = ek.e2senx y = c.e2senx 3a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de 1ª ordem linear: y´+6xy=0y´+6xy=0 Nenhuma alternativa está correta. y=ce−6xy=ce−6x y=ce7xy=ce7x y=ce−7xy=ce−7x y=ce6xy=ce6x Explicação: Inicie a solução usando y′=dy/dxy′=dy/dx, separe as variáveis e integre. 4a Questão Resolva a equação diferencial (x+1).dydx=x.(1+y2)(x+1).dydx=x.(1+y2). y=cos[x−ln|x+1|+C]y=cos[x-ln|x+1|+C] y=sen[x−ln|x+1|+C]y=sen[x-ln|x+1|+C] y=cotg[x−ln|x+1|+C]y=cotg[x-ln|x+1|+C] y=tg[x−ln|x+1|+C]y=tg[x-ln|x+1|+C] y=sec[x−ln|x+1|+C]y=sec[x-ln|x+1|+C] Explicação: Solução da ED por Separação de Variáveis com uso de métodos de integração de função arco tangente e fração imprópria. 5a Questão Resolva a equação diferencial dada abaixo por separação de variáveis. xy´=4yxy´=4y y=cx−3y=cx-3 y=cx4y=cx4 y=cx2y=cx2 y=cx3y=cx3 y=cxy=cx 6a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de variáveis separáveis 1xdx+dy=01xdx+dy=0. y=ex+cy=ex+c Nenhuma alternativa anterior está correta. y=−ex+cy=−ex+c y=ln|x|+cy=ln|x|+c y=−ln|x|+cy=−ln|x|+c Explicação: dx/x = -dy lnx = -y + c -lnx + c = y 7a Questão Resolva a equação diferencial de primeira ordem e informe qual a única resposta correta: ydx+(x+xy)dy=0ydx+(x+xy)dy=0 lnxy=Clnxy=C xy=Cxy=C lnx+x=Clnx+x=C lnxy+y=Clnxy+y=C lnx+y=Clnx+y=C Explicação: Dada a ED ydx+(x+xy)dy=0ydx+(x+xy)dy=0devemos prepará-la para separar as variáveis, logo: ydx+x(1+y)dy=0ydx+x(1+y)dy=0. A partir daí separam-se as variáveis: dxx+1+yydy=0dxx+1+yydy=0. Assim, podemos integrar e obter a solução. 8a Questão Indique a solução correta da equação diferencial: `dy/dx = sqrt(7x³). y=7x³+Cy=7x³+C y=x²+Cy=x²+C y=7x+Cy=7x+C y=− 7x³+Cy=- 7x³+C `y = (2sqrt7)/(5)x^(5/2) + C 1a Questão Sabendo que cos t , sen t, 2) representa o vetor posição de uma partícula que se move em cada instante t. Determine o vetor velocidade V(t) e o vetor aceleração A(t). V(t) = (- sen t, cos t, 0) e A(t) = ( - cos t, - sen t, 0) V(t) = ( sen t, cos t, 0) e A(t) = ( cos t, sen t , 0 ) V(t) = ( sen t, - cos t, 0) e A(t) = (- cos t, - sen t , 0 ) V(t) = ( sen t, - cos t, 0) e A(t) = (- cos t, sen t , 0 ) V(t) = ( sen t, - cos t, 0) e A(t) = (cos t, - sen t , 0 ) 2a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de variáveis separáveis y´=5yy´=5y y=ce−5xy=ce−5x Nenhuma das alternativas y=ce−xy=ce−x y=ce5xy=ce5x y=cexy=cex Explicação: dy/dx = 5y -> dy/ y = 5dx -> lny = 5x + c -> y = ce5x 3a Questão Resolva a seguinte equação diferencial ordinária utilizando a técnica de variáveis separáveis: dx+e3xdy=0dx+e3xdy=0 y=e−3x+cy=e−3x+c y=e−3x/3+cy=e−3x/3+c y=−3e−3x+cy=−3e−3x+c y=e−x+cy=e−x+c y=−e−3x+cy=−e−3x+c Explicação: e-3xdx = -dy -e-3x / 3 = -y + c y = e-3x / 3 + c 4a Questão Qual o valor de w para que a a função y = w seja solução da equação diferencial y' + 4y = 32? 8 4 2 6 10 5a Questão Resolvendo a equação diferencial xdy - ydx = 0, obtemos: e) x = ln y + C y + x = C ln y = x + C ln y = ln x + C y = ln x + C Explicação: Resposta: a) ln y = ln x + C Faça xdy=ydxxdy=ydx separe as variáveis dy/y=dx/xdy/y=dx/x e integre ambos os membros 6a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: (y,,)2 - 3yy, + xy = 0 ordem 1 grau 3 ordem 2 grau 2 ordem 1 grau 1 ordem 2 grau 1 ordem 1 grau 2 7a Questão Qual o valor de w para que a a função y = w seja solução da equação diferencial y' + 7y = 28? 6 4 10 2 8 8a Questão A população de bactérias em uma cultura cresce a uma taxa proporcional ao número de bactérias no instante t. após 3 horas, observou-se a existência de 400 bactérias. Após 9 horas, 2500 bactérias. Podemos afirmar que o número inicial de bactérias é: Aproximadamente 170 bactérias. Nenhuma bactéria Aproximadamente 165 bactérias. Aproximadamente 150 bactérias. Aproximadamente 160 bactérias. 1a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de 1ª ordem linear: y´−3y=6y´−3y=6 y=−2+ce3xy=−2+ce3x y=−6+ce3xy=−6+ce3x y=3+ce3xy=3+ce3x y=2+ce3xy=2+ce3x y=−3+ce3xy=−3+ce3x Explicação: A solução é por separação de variáveis use y′=dy/dxy′=dy/dx 2a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de variáveis separáveis dydx=e−7xdydx=e−7x y=−e−7x7+Cy=−e−7x7+C y=e−7x6+Cy=e−7x6+C y=−e−7x+Cy=−e−7x+C y=−e−7x6+Cy=−e−7x6+C y=−e−6x+Cy=−e−6x+C Explicação: A solução consiste em se colocar cada variável junto a sua diferencial e depois realizar a integração. 3a Questão Diversos são os sistemas cujo comportamento é descrito por equações diferenciais ordinárias. Desta forma, é importante que se estude a resolução destas equações. Com relação à resolução de equações diferenciais é SOMENTE correto afirmar que (I) Resolver uma equação diferencial significa determinar todas as funções que verificam a equação, isto é, que a transformem numa identidade. (II) Chama-se solução da equação diferencial F(x,y´,y´´,y´´,...,yn)=0 toda função , definida em um intervalo aberto (a,b), juntamente com suas derivadas sucessivas até a ordem n inclusive, tal que ao fazermos a substituição de y por na equação diferencial F(x,y´,y´´,y´´,...,yn)=0 , esta se converte em uma identidade com respeito a x no intervalo (a,b). (III) Integrar uma equação diferencial significa determinar todas as funções que verificam a equação, isto é, que a transformem numa identidade. (I) (II) (I) e (II) (III) (I), (II) e (III) 4a Questão Resolva a equação diferencial (x+1).dydx=x.(1+y2)(x+1).dydx=x.(1+y2). y=cotg[x−ln|x+1|+C]y=cotg[x-ln|x+1|+C] y=sen[x−ln|x+1|+C]y=sen[x-ln|x+1|+C] y=sec[x−ln|x+1|+C]y=sec[x-ln|x+1|+C] y=cos[x−ln|x+1|+C]y=cos[x-ln|x+1|+C] y=tg[x−ln|x+1|+C]y=tg[x-ln|x+1|+C] Explicação: Solução pelo método de separação de variáveis e uso da função inversa arco tangente. 5a Questão Nas ciências e na engenharia, modelo matemáticos são desenvolvidos para auxiliar na compreensãode fenômenos físicos. Estes modelos frequentemente geram uma equação que contém algumas derivadas de uma função desconhecida. Tal equação é chamada de equação diferencial. Para iniciar o estudo de tal equação, se faz necessário alguma terminologia comum. Assim sendo, antes de estudar métodos para resolver uma equação diferencial se faz necessário classificar esta equações. Três classificações primordiais são: 1. Segundo a natureza (Equação diferencial ordinária ou parcial) 2. Segundo a ordem desta equação. 3. Segundo a linearidade. Classifique as seguintes equações: a) dxdt=5(4−x)(1−x)dxdt=5(4-x)(1-x) b) 5d2ydx2+4dydx+9y=2cos3x5d2ydx2+4dydx+9y=2cos3x c) ∂4u∂x4+∂2u∂t2=0∂4u∂x4+∂2u∂t2=0 d) d2ydx2+x2(dydx)3−15y=0d2ydx2+x2(dydx)3-15y=0 Admitindo os seguintes índices para a classificação: A=1: para E.D.O. A=2: para E.D.P. n: A ordem da Equação B=5: para equação linear B=6: para equação não linear A soma (A+n+B)para cada equação resultará respectivamente em: 8; 8; 11; 9 7; 8; 11; 10 8; 8; 9; 8 7; 8; 9; 8 8; 9; 12; 9 6a Questão Resolva a equação diferencial separável de primeira ordem e informe qual a resposta correta: 2rcosθdr−tgθdθ=02rcosθdr−tgθdθ=0 r2+tgθ=Cr2+tgθ=C r2−cosθ=Cr2−cosθ=C r2−secθ=Cr2−secθ=C r2−senθ=Cr2−senθ=C r3−secθ=Cr3−secθ=C Explicação: Use o método de separação de variáveis e integre para calcular a resposta correta. 2rdr = sen(teta)/cos2(teta).d(teta) cos(teta)= u -sen(teta)d(teta) = du 2rdr = - du/u2 r2 + 1/u = C r2 - sec(teta) = C 7a Questão Classificando as seguintes EDOs como LINEAR ou NÃO LINEAR: a) d²y/dx² = -2x(dy/dx) + 2y b) dx/dt = k(4-x).(1-x) encontramos: (a)linear (b)linear (a)linear (b)não linear impossivel identificar (a)não linear (b)linear (a)não linear (b)não linear 8a Questão Considere a equação diferencial ordinária em que a função y depende exclusivamente da variável x, tal que dy - ex.dx = 0 e y(0) = 2. Determine a solução para as condições iniciais apresentadas. ex + 2 ex ex - 1 ex - 2 ex + 1 1a Questão Dada a seguinte EDO, resolva pelo método das variáveis separáveis: dydt=et−ydydt=et−y y=et−yy=et−y y=ety+ky=ety+k y=t+ky=t+k y=ln(et+c)y=ln(et+c) y=ln(e)+cy=ln(e)+c Explicação: eydy = etdt ey = et + c y = ln(et + c) 2a Questão Resolva a equação diferencial de primeira ordem e informe qual a única resposta correta: ydx+(x+xy)dy=0ydx+(x+xy)dy=0 xy=Cxy=C lnxy=Clnxy=C lnx+y=Clnx+y=C lnx+x=Clnx+x=C lnxy+y=Clnxy+y=C Explicação: Dada a ED ydx+(x+xy)dy=0ydx+(x+xy)dy=0devemos prepará-la para separar as variáveis, logo: ydx+x(1+y)dy=0ydx+x(1+y)dy=0. A partir daí separam-se as variáveis: dxx+1+yydy=0dxx+1+yydy=0. Assim, podemos integrar e obter a solução. 3a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de variáveis separáveis 1xdx+dy=01xdx+dy=0. y=ex+cy=ex+c y=−ln|x|+cy=−ln|x|+c y=−ex+cy=−ex+c y=ln|x|+cy=ln|x|+c Nenhuma alternativa anterior está correta. Explicação: dx/x = -dy lnx = -y + c -lnx + c = y 4a Questão Determine a solução geral para a EDO de primeira ordem a seguir: dy/dx = 2ycosx y = c.esen3x y = c.esen2x y = c.e2senx y = c.esen(x/2) y = c.e(senx)/2 Explicação: dy = 2ycosx.dx dy/y = 2cosx.dx ln(y) = 2senx + k, y > 0 y = e2senx + k y = ek.e2senx y = c.e2senx 5a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de 1ª ordem linear: y´+6xy=0y´+6xy=0 y=ce−7xy=ce−7x Nenhuma alternativa está correta. y=ce6xy=ce6x y=ce7xy=ce7x y=ce−6xy=ce−6x Explicação: Inicie a solução usando y′=dy/dxy′=dy/dx, separe as variáveis e integre. 6a Questão Indique a solução correta da equação diferencial: `dy/dx = sqrt(7x³). y=7x+Cy=7x+C `y = (2sqrt7)/(5)x^(5/2) + C y=x²+Cy=x²+C y=7x³+Cy=7x³+C y=− 7x³+Cy=- 7x³+C Explicação: Calcule a integral: y=√7∫x32dx=25√7x52+Cy=7∫x32dx=257x52+C 7a Questão Resolva a equação diferencial (x+1).dydx=x.(1+y2)(x+1).dydx=x.(1+y2). y=tg[x−ln|x+1|+C]y=tg[x-ln|x+1|+C] y=cos[x−ln|x+1|+C]y=cos[x-ln|x+1|+C] y=cotg[x−ln|x+1|+C]y=cotg[x-ln|x+1|+C] y=sec[x−ln|x+1|+C]y=sec[x-ln|x+1|+C] y=sen[x−ln|x+1|+C]y=sen[x-ln|x+1|+C] Explicação: Solução da ED por Separação de Variáveis com uso de métodos de integração de função arco tangente e fração imprópria. 8a Questão Resolva a equação diferencial dada abaixo por separação de variáveis. xy´=4yxy´=4y y=cxy=cx y=cx2y=cx2 y=cx4 1a Questão A solução geral da equação diferencial xy´+y=0 é y=ln 2x -1 y=x+C y=ln x+C y=2x-ln(x+1)+C y=C/x Explicação: xy´+y=0 é xdy/dx = -y -dy/y = dx/x -lny = lnx + c -lny = lncx lny + lncx = 0 lncxy = 0 cxy = 1 y = 1/cx 2a Questão Qual o valor de w para que a a função y = w seja solução da equação diferencial y' + 4y = 32? 6 8 2 10 4 3a Questão Resolvendo a equação diferencial xdy - ydx = 0, obtemos: e) x = ln y + C y = ln x + C ln y = x + C ln y = ln x + C y + x = C Explicação: Resposta: a) ln y = ln x + C Faça xdy=ydxxdy=ydx separe as variáveis dy/y=dx/xdy/y=dx/x e integre ambos os membros 4a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: (y,,)2 - 3yy, + xy = 0 ordem 1 grau 1 ordem 2 grau 2 ordem 1 grau 2 ordem 1 grau 3 ordem 2 grau 1 5a Questão Qual o valor de w para que a a função y = w seja solução da equação diferencial y' + 7y = 28? 6 10 2 4 8 6a Questão A população de bactérias em uma cultura cresce a uma taxa proporcional ao número de bactérias no instante t. após 3 horas, observou-se a existência de 400 bactérias. Após 9 horas, 2500 bactérias. Podemos afirmar que o número inicial de bactérias é: Aproximadamente 160 bactérias. Aproximadamente 170 bactérias. Aproximadamente 165 bactérias. Aproximadamente 150 bactérias. Nenhuma bactéria Explicação: Aproximadamente 160 bactérias. 7a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de variáveis separáveis y´=5yy´=5y y=ce5xy=ce5x y=cexy=cex y=ce−5xy=ce−5x Nenhuma das alternativas y=ce−xy=ce−x Explicação: dy/dx = 5y -> dy/ y = 5dx -> lny = 5x + c -> y = ce5x 8a Questão Resolva a seguinte equação diferencial ordinária utilizando a técnica de variáveis separáveis: dx+e3xdy=0dx+e3xdy=0 y=−e−3x+cy=−e−3x+c y=−3e−3x+cy=−3e−3x+c y=e−3x/3+c 1a Questão Classifique a equação diferencial x^3 y" + xy' + (x^2 - 4)y = 0 de acordo com o tipo, a ordem e a linearidade: equação diferencial ordinária de terceira ordem e linear; equação diferencial ordinária de primeira ordem e não linear. equação diferencial parcial de primeira ordem e linear; equação diferencial parcial de terceira ordem e não linear; equação diferencial ordinária de segunda ordem e linear; 2a Questão Dadas as funções abaixo, determine quais são homogêneas. I - f(x,y)=5x4+x2y2f(x,y)=5x4+x2y2 II - f(x,y)=xy+y2f(x,y)=xy+y2 III - f(x,y)=x+ysen(yx)f(x,y)=x+ysen(yx)Apenas a II. Apenas a II. Apenas a I. Apenas a III. Todas são homogêneas. Explicação: Aplique o teste: f(tx,ty)=tnf(x,y)f(tx,ty)=tnf(x,y) 3a Questão Verifique se a equação (2x-1) dx + (3y+7) dy = 0 é exata. É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=7(δMδx)=(δNδy)=7 É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=0(δMδx)=(δNδy)=0 É exata, pois (δMδy)=(δNδx)=0(δMδy)=(δNδx)=0 É exata, pois (δMδy)=(δNδx)=5x(δMδy)=(δNδx)=5x É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=4(δMδx)=(δNδy)=4 4a Questão Determine a ordem e o grau da equação diferencial (y''')² + 3y' + 2y = ex. Ordem 3 e grau 5. Ordem 3 e não possui grau. Ordem 3 e grau 2. Ordem 3 e grau 3. Ordem 2 e grau 3. 5a Questão Dadas as EDOs abaixo. Determine quais são EDO homogênea. I- dydx=y−xxdydx=y−xx II - dydx=2y+xxdydx=2y+xx III - dydx=x2+2y2xydydx=x2+2y2xy Todas são homogêneas. Apenas a III. Apenas a I. Nenhuma é homogênea. Apenas a II. Explicação: Aplique o teste: f(tx,ty)=tnf(x,y)f(tx,ty)=tnf(x,y) 6a Questão Dada a seguinte EDO Linear, ache a sua resolução particular ypyp: y(x)=2ex+ky(x)=2ex+k y(x)=(ex+2)/2+ky(x)=(ex+2)/2+k y(x)=−ex+ky(x)=−ex+k y(x)=ex+ky(x)=ex+k y(x)=e(2x)+ky(x)=e(2x)+k Explicação: Trata-se de uma ED não homogênea. Tentamos uma solução yp=Ae2xyp=Ae2x. Derivamos uma vez e substituimos na ED original para achar a resposta correta para a solução particular. 7a Questão Encontre a função y(t), que é a solução da equação diferencial a seguir: d2ydt2+5dydt+4y(t)=0d2ydt2+5dydt+4y(t)=0 , com y(0)=1y(0)=1 e y'(0)=0y′(0)=0 y(t)=43e−t − 13e4ty(t)=43e-t - 13e4t y(t)=53e−t+23e−(4t)y(t)=53e-t+23e-(4t) y(t)=43e−t+13e−(4t)y(t)=43e-t+13e-(4t) y(t)=43e−t − 13e−(4t)y(t)=43e-t - 13e-(4t) y(t)= − 43e−t − 13e−(4t)y(t)= - 43e-t - 13e-(4t) Explicação: Trata-se de um PVI - Problema de Valor Inicial, pois, as condições são no mesmo ponto. Equação característica: m²+5m+4=0m²+5m+4=0...(1) Raízes: m1=−1;m2=−4m1=−1;m2=−4 ... A resposta típica é: y(t)=C1e−t+C2e−4ty(t)=C1e−t+C2e−4t....(2) Vamos aplicar o PVI na equação (2): y(0)=1;y′(0)=0y(0)=1;y′(0)=0 Teremos um sistenma com duas equações do qual calculamos: C1=43;C2=−13C1=43;C2=−13 Finalmente, substituindo as constantes na equação (2), teremos: y(t)=y(t)=43e−t−13e−4t43e−t−13e−4t 8a Questão Dado um conjunto de funções {f1,f2,...,fn}{f1,f2,...,fn} , considere o determinante de ordem n: W(f1,f2,...,fn)W(f1,f2,...,fn) = ⎡⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢⎣f1f2...fnf´1f´2...f´nf´´1f´´2...f´´n............f1n−1f2n−1...fnn−1⎤⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦[f1f2...fnf´1f´2...f´nf´´1f´´2...f´´n............f1n-1f2n-1...fnn-1] Calcule o Wronskiano formado pelas funções na primeira linha,pelas primeiras derivadas dessas funções na segunda linha, e assim por diante, até a (n-1)-ésima derivadas das funções na n-ésima linha. Sejam as funções: f(x)f(x)= e2xe2x ; g(x)g(x)=senxsenx e h(x)h(x)= `x^2 + 3*x + 1 Determine o Wronskiano W(f,g,h)W(f,g,h) em xx= 00. 7 -2 1a Questão Identificando a ordem e o grau da equação diferencial y´=f(x,y)y´=f(x,y), obtemos respectivamente: 1 e 2 3 e 1 2 e 2 2 e 1 1 e 1 2a Questão Verifique se a função f(x,y)=x3+xy2eyxf(x,y)=x3+xy2eyx é homogênea e, se for, qual é o grau e indique a resposta correta. Homogênea de grau 3. Homogênea de grau 1. Homogênea de grau 4. Homogênea de grau 2. Não é homogênea. Explicação: Calcular f(tx, ty) e verificar que f(tx, ty) = t³f(x, y) 3a Questão Dadas as funções, determine quais são homogêneas. I - f(x,y)=4x3+3y3f(x,y)=4x3+3y3 II - f(x,y)=x+xyf(x,y)=x+xy III - f(x,y)=2x+x2f(x,y)=2x+x2 Todas não são homogêneas. Apenas a I. Todas são homogêneas. Apenas a III. Apenas a II. Explicação: EDO homogênea é da forma dy/ dx = f(x, y), onde f(tx, ty) = tn f(x, y) 4a Questão Seja →F(t)=(cost,sent)F→(t)=(cost,sent). Determine lim(h→0)→F(t+h)−→F(t)hlim(h→0)F→(t+h)-F→(t)h 0 ( -sent, cos t) ( sen t, - cos t) 1 ( - sen t, - cos t) 5a Questão Dada uma função de modo que f(5,6)=7 e seu grau é igual a 1, podemos afirmar que f(20,24) é: 28 1 20 7 24 Explicação: 28 6a Questão Uma função f(x,y)f(x,y)é dita homogênea de grau de homogeneidade n quando f(tx,ty)=tnf(x,y)f(tx,ty)=tnf(x,y). Verifique se a função f(x,y)=5x4+x2y2f(x,y)=5x4+x2y2 é homogênea e, se for, qual é o grau e indique a resposta correta. É função homogênea de grau 4. Não é função homogênea. É função homogênea de grau 5. É função homogênea de grau 3. É função homogênea de grau 2. Explicação: Calculando f(tx, ty), verifica-se, no exemplo pedido f(tx, ty) = t4f(x, y) 7a Questão Uma função f(x,y)f(x,y)é dita homogênea de grau de homogeneidade n quando f(tx,ty)=tnf(x,y)f(tx,ty)=tnf(x,y). Verifique se a função f(x,y)=7x3+2xy2f(x,y)=7x3+2xy2 é homogênea e, se for, qual é o grau e indique a resposta correta. É homogênea de grau 3. É homogênea de grau 4. É homogênea de grau 2. Não é homogênea. É homogênea de grau 1. Explicação: Aplica-se o teste descrito no texto da questão. 8a Questão Com relação às equações diferenciais de primeira ordem e seus tipos de soluções é SOMENTE correto afirmar que: (I) Solução Geral é a solução que contém tantas constantes arbitrárias quantas são as unidades da ordem da equação. (II) Solução Particular é toda solução obtida da solução geral atribuindo-se valores particulares às constantes. (III) Para cada condição inicial é possível encontrar uma solução particular para uma equação diferencial. Todas são corretas. 1a Questão Uma função f(x,y)f(x,y) é dita homogênea de grau de homogeneidade n quando f(tx,ty)=tnf(x,y)f(tx,ty)=tnf(x,y). Verifique se a função f(x,y)=x2+xy+y2f(x,y)=x2+xy+y2 é homogênea e, se for, qual é o grau e indique a resposta correta. É função homogênea de grau 2. Não é função homogênea. É função homogênea de grau 4. É função homogênea de grau 1. É função homogênea de grau 3. Explicação: Fazendo a adequada substituição, verifica-se, no presente exercício que f(tx, ty) = t² f(x, y) 2a Questão Dadas as EDOs abaixo. Determine quais são EDOs homogêneas. I - dydx=x2+2y2xydydx=x2+2y2xy II - dydx=x2+y22xydydx=x2+y22xy III - dydx=2xyx2−2y2dydx=2xyx2−2y2 Nenhuma é homogênea. Apenas a III. Apenas a I. Apenas a II. Todas são homogêneas. Explicação: Uma EDO da forma dy/dx = f(x,y) será homogênea quando f(tx, ty) = tnf(x, y) 3a Questão Sabendo que cos 3t , 5 + sen 3t) representa o vetor posição de uma partícula que se move em cada instante t. Determine o vetor velocidade V(t) e o vetor aceleração. V(t) = ( - 3 sen 3t , 3 cos 3t) e A(t) = ( - 9 cos 3t, - 9 sen 3t) V(t) =( sen 3t, cos 3t) e A(t) = (cos 3t, sen 3t) V(t) = ( cos 3t , 3 sen 3t) e A(t) =( 3 sen t, sen t) V(t) = ( 9 cos 3t, sen 3t) e A (t) = ( 3t sen 3t, 3t cos 3t) V(t) = ( 3 sen 3t, - cos 3t) e A(t) = (9 cos 3t, 9 sen 3t) 4a Questão Classifica-se uma equação diferencial quanto ao tipo: ordinária ou parcial; quanto à ordem, primeira, segunda, terceira ordem, etc; quanto a linearidade: linear ou não linear. Marque a classificação para equação x^3 y''' - x^2 y'' + 4xy' - 3y = 0: equação diferencial parcial, terceiraordem, não linear; equação diferencial parcial, terceira ordem, não linear equação diferencial parcial, segunda ordem, não linear. equação diferencial ordinária, quarta ordem, linear equação diferencial ordinária, terceira ordem, linear 5a Questão Classifique a equação diferencial x^3 y" + xy' + (x^2 - 4)y = 0 de acordo com o tipo, a ordem e a linearidade: equação diferencial parcial de terceira ordem e não linear; equação diferencial ordinária de segunda ordem e linear; equação diferencial ordinária de terceira ordem e linear; equação diferencial ordinária de primeira ordem e não linear. equação diferencial parcial de primeira ordem e linear; 6a Questão Dadas as funções abaixo, determine quais são homogêneas. I - f(x,y)=5x4+x2y2f(x,y)=5x4+x2y2 II - f(x,y)=xy+y2f(x,y)=xy+y2 III - f(x,y)=x+ysen(yx)f(x,y)=x+ysen(yx) Todas são homogêneas. Apenas a II. Apenas a II. Apenas a III. Apenas a I. Explicação: Aplique o teste: f(tx,ty)=tnf(x,y)f(tx,ty)=tnf(x,y) 7a Questão Verifique se a equação (2x-1) dx + (3y+7) dy = 0 é exata. É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=4(δMδx)=(δNδy)=4 É exata, pois (δMδy)=(δNδx)=0(δMδy)=(δNδx)=0 É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=7(δMδx)=(δNδy)=7 É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=0(δMδx)=(δNδy)=0 É exata, pois (δMδy)=(δNδx)=5x(δMδy)=(δNδx)=5x 8a Questão Determine a ordem e o grau da equação diferencial (y''')² + 3y' + 2y = ex. Ordem 2 e grau 3. Ordem 3 e grau 3. Ordem 3 e grau 5. Ordem 3 e grau 2. 1a Questão Verifique se a função f(x,y)=x3+xy2eyxf(x,y)=x3+xy2eyx é homogênea e, se for, qual é o grau e indique a resposta correta. Homogênea de grau 4. Homogênea de grau 3. Homogênea de grau 2. Não é homogênea. Homogênea de grau 1. Explicação: Calcular f(tx, ty) e verificar que f(tx, ty) = t³f(x, y) 2a Questão Dadas as funções, determine quais são homogêneas. I - f(x,y)=4x3+3y3f(x,y)=4x3+3y3 II - f(x,y)=x+xyf(x,y)=x+xy III - f(x,y)=2x+x2f(x,y)=2x+x2 Apenas a II. Todas não são homogêneas. Apenas a I. Apenas a III. Todas são homogêneas. Explicação: EDO homogênea é da forma dy/ dx = f(x, y), onde f(tx, ty) = tn f(x, y) 3a Questão Dada uma função de modo que f(5,6)=7 e seu grau é igual a 1, podemos afirmar que f(20,24) é: 7 28 20 24 1 Explicação: 28 4a Questão Com relação às equações diferenciais de primeira ordem e seus tipos de soluções é SOMENTE correto afirmar que: (I) Solução Geral é a solução que contém tantas constantes arbitrárias quantas são as unidades da ordem da equação. (II) Solução Particular é toda solução obtida da solução geral atribuindo-se valores particulares às constantes. (III) Para cada condição inicial é possível encontrar uma solução particular para uma equação diferencial. Apenas I é correta. Apenas I e III são corretas. Apenas II e III são corretas. Todas são corretas. Apenas I e II são corretas. 5a Questão Dadas as EDOs abaixo. Determine quais são EDOs homogêneas. I - dydx=x2+2y2xydydx=x2+2y2xy II - dydx=x2+y22xydydx=x2+y22xy III - dydx=2xyx2−2y2dydx=2xyx2−2y2 Apenas a II. Apenas a I. Apenas a III. Todas são homogêneas. Nenhuma é homogênea. Explicação: Uma EDO da forma dy/dx = f(x,y) será homogênea quando f(tx, ty) = tnf(x, y) 6a Questão Uma função f(x,y)f(x,y) é dita homogênea de grau de homogeneidade n quando f(tx,ty)=tnf(x,y)f(tx,ty)=tnf(x,y). Verifique se a função f(x,y)=x2+xy+y2f(x,y)=x2+xy+y2 é homogênea e, se for, qual é o grau e indique a resposta correta. É função homogênea de grau 1. É função homogênea de grau 4. É função homogênea de grau 2. Não é função homogênea. É função homogênea de grau 3. Explicação: Fazendo a adequada substituição, verifica-se, no presente exercício que f(tx, ty) = t² f(x, y) 7a Questão Classifique a equação diferencial x^3 y" + xy' + (x^2 - 4)y = 0 de acordo com o tipo, a ordem e a linearidade: equação diferencial parcial de terceira ordem e não linear; equação diferencial ordinária de segunda ordem e linear; equação diferencial ordinária de primeira ordem e não linear. equação diferencial parcial de primeira ordem e linear; equação diferencial ordinária de terceira ordem e linear; 8a Questão Dadas as funções abaixo, determine quais são homogêneas. I - f(x,y)=5x4+x2y2f(x,y)=5x4+x2y2 II - f(x,y)=xy+y2f(x,y)=xy+y2 III - f(x,y)=x+ysen(yx)f(x,y)=x+ysen(yx) Apenas a II. Apenas a I. Apenas a III. Apenas a II. Todas são homogêneas. 1a Questão Verifique se a equação (2x-1) dx + (3y+7) dy = 0 é exata. É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=4(δMδx)=(δNδy)=4 É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=7(δMδx)=(δNδy)=7 É exata, pois (δMδy)=(δNδx)=0(δMδy)=(δNδx)=0 É exata, pois (δMδx)=(δNδy)=0(δMδx)=(δNδy)=0 É exata, pois (δMδy)=(δNδx)=5x(δMδy)=(δNδx)=5x 2a Questão Determine a ordem e o grau da equação diferencial (y''')² + 3y' + 2y = ex. Ordem 3 e não possui grau. Ordem 2 e grau 3. Ordem 3 e grau 5. Ordem 3 e grau 2. Ordem 3 e grau 3. 3a Questão Classifica-se uma equação diferencial quanto ao tipo: ordinária ou parcial; quanto à ordem, primeira, segunda, terceira ordem, etc; quanto a linearidade: linear ou não linear. Marque a classificação para equação x^3 y''' - x^2 y'' + 4xy' - 3y = 0: equação diferencial parcial, terceira ordem, não linear equação diferencial parcial, terceira ordem, não linear; equação diferencial parcial, segunda ordem, não linear. equação diferencial ordinária, terceira ordem, linear equação diferencial ordinária, quarta ordem, linear 4a Questão Sabendo que cos 3t , 5 + sen 3t) representa o vetor posição de uma partícula que se move em cada instante t. Determine o vetor velocidade V(t) e o vetor aceleração. V(t) = ( 9 cos 3t, sen 3t) e A (t) = ( 3t sen 3t, 3t cos 3t) V(t) = ( 3 sen 3t, - cos 3t) e A(t) = (9 cos 3t, 9 sen 3t) V(t) = ( cos 3t , 3 sen 3t) e A(t) =( 3 sen t, sen t) V(t) = ( - 3 sen 3t , 3 cos 3t) e A(t) = ( - 9 cos 3t, - 9 sen 3t) V(t) =( sen 3t, cos 3t) e A(t) = (cos 3t, sen 3t) 5a Questão Identificando a ordem e o grau da equação diferencial y´=f(x,y)y´=f(x,y), obtemos respectivamente: 2 e 2 3 e 1 1 e 2 2 e 1 1 e 1 6a Questão Seja →F(t)=(cost,sent)F→(t)=(cost,sent). Determine lim(h→0)→F(t+h)−→F(t)hlim(h→0)F→(t+h)-F→(t)h 0 ( -sent, cos t) ( - sen t, - cos t) ( sen t, - cos t) 1 7a Questão Uma função f(x,y)f(x,y)é dita homogênea de grau de homogeneidade n quando f(tx,ty)=tnf(x,y)f(tx,ty)=tnf(x,y). Verifique se a função f(x,y)=7x3+2xy2f(x,y)=7x3+2xy2 é homogênea e, se for, qual é o grau e indique a resposta correta. É homogênea de grau 2. É homogênea de grau 4. É homogênea de grau 3. Não é homogênea. É homogênea de grau 1. Explicação: Aplica-se o teste descrito no texto da questão. 8a Questão Encontre a função y(t), que é a solução da equação diferencial a seguir: d2ydt2+5dydt+4y(t)=0d2ydt2+5dydt+4y(t)=0 , com y(0)=1y(0)=1 e y'(0)=0y′(0)=0 y(t)=43e−t − 13e4ty(t)=43e-t - 13e4t y(t)=53e−t+23e−(4t)y(t)=53e-t+23e-(4t) y(t)=43e−t − 13e−(4t)y(t)=43e-t - 13e-(4t) y(t)=− 43e−t − 13e−(4t)y(t)= - 43e-t - 13e-(4t) y(t)=43e−t+13e−(4t) 1a Questão Uma solução da equação diferencial y´=y é a função: y = x2 y = e2 y = ex y = x2.e y = 2x 2a Questão Uma equação diferencial M(x,y)dx+N(x,y)dy=0M(x,y)dx+N(x,y)dy=0 é chamada de exata se: δM(x,y)δy=δN(x,y)δxδM(x,y)δy=δN(x,y)δx δM(x,y)δy=−δN(x,y)δxδM(x,y)δy=−δN(x,y)δx 2δM(x,y)δy=δN(x,y)δx2δM(x,y)δy=δN(x,y)δx δN(x,y)δy=δM(x,y)δxδN(x,y)δy=δM(x,y)δx δM(x,y)=δN(x,y)δM(x,y)=δN(x,y) Explicação: Este é o critério de Exatidão para uma ED ser considerada Exata: δM(x,y)δy=δN(x,y)δxδM(x,y)δy=δN(x,y)δx 3a Questão Marque a alternativa que indica a solução da equação y" + 2y' + y = 0. y = C1et + C2e-5t y = C1e-t + C2e-t y = C1e-3t + C2e-2t y = C1e-t + C2et y = C1e-t + C2 4a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: y"+3y'+6y=sen(x) ordem 2 grau 2 ordem 1 grau 1 ordem 1 grau 3 ordem 2 grau 1 ordem 1 grau 2 5a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - 2xydx+(1+x2)dy2xydx+(1+x2)dy II - (x+sen(y))dx+(xcos(y)−2y)dy=0(x+sen(y))dx+(xcos(y)−2y)dy=0 III - (2xy+x)dx+(x2+y)dy=0(2xy+x)dx+(x2+y)dy=0 Nenhuma é exata. Apenas a II. Apenas a III. I, II e III são exatas Apenas a I. Explicação: Basta aplicar o Teste da Exatidão e verificar se as derivadas parciais de M em relação a y são iguais às derivadas parciais de N em relação a x, nas alternativas apresentadas. 6a Questão Resolva a seguinte EDO EXATA: y′=5y−2x−5x+3y2y′=5y−2x−5x+3y2 −5xy+y3+x2=k−5xy+y3+x2=k −5x2+y3+x2=k−5x2+y3+x2=k −5y+y3+x2=k−5y+y3+x2=k −5xy2+y3+x2=k−5xy2+y3+x2=k −5x+y3+x2=k−5x+y3+x2=k Explicação: Inicie fazendo y′=dy/dxy′=dy/dx O método abrange desde a comprovação da Condição de Exatidão, escolhendo-se uma ordem de integração de M(x,y) ou N(x,y), chegando-se a uma função g(x,y) que, se derivada parcialmente em relação a x e a y, reproduza M(x,y) e N(x,y). Derive a função abaixo parcialmente em relação a x e a y e encontraremos M e N. −5xy+y3+x2=k−5xy+y3+x2=k 7a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - (xy+x2)dx+(−5)dy=0(xy+x2)dx+(−5)dy=0 II - xexydx+yexydy=0xexydx+yexydy=0 III - yexydx+xexydy=0yexydx+xexydy=0 Apenas a II. Apenas a III. Apenas a I. I, II e III são não exatas. I, II e III são exatas. Explicação: Dada uma EDO da forma Mdx + Ndy = 0, esta será exata se dM/dy = dN/dx 8a Questão Quais das opções melhor justifica o wronskiano do par de funções cost e sent. -1 1 1/2 -2 2 1a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - (xy+x2)dx+(−5)dy=0(xy+x2)dx+(−5)dy=0 II - xexydx+yexydy=0xexydx+yexydy=0 III - yexydx+xexydy=0yexydx+xexydy=0 Apenas a I. I, II e III são exatas. Apenas a III. I, II e III são não exatas. Apenas a II. Explicação: Dada uma EDO da forma Mdx + Ndy = 0, esta será exata se dM/dy = dN/dx 2a Questão Resolva a seguinte EDO EXATA: y′=5y−2x−5x+3y2y′=5y−2x−5x+3y2 −5x2+y3+x2=k−5x2+y3+x2=k −5y+y3+x2=k−5y+y3+x2=k −5xy+y3+x2=k−5xy+y3+x2=k −5xy2+y3+x2=k−5xy2+y3+x2=k −5x+y3+x2=k−5x+y3+x2=k Explicação: Inicie fazendo y′=dy/dxy′=dy/dx O método abrange desde a comprovação da Condição de Exatidão, escolhendo-se uma ordem de integração de M(x,y) ou N(x,y), chegando-se a uma função g(x,y) que, se derivada parcialmente em relação a x e a y, reproduza M(x,y) e N(x,y). Derive a função abaixo parcialmente em relação a x e a y e encontraremos M e N. −5xy+y3+x2=k−5xy+y3+x2=k 3a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - 2xydx+(1+x2)dy2xydx+(1+x2)dy II - (x+sen(y))dx+(xcos(y)−2y)dy=0(x+sen(y))dx+(xcos(y)−2y)dy=0 III - (2xy+x)dx+(x2+y)dy=0(2xy+x)dx+(x2+y)dy=0 Apenas a I. Apenas a III. I, II e III são exatas Nenhuma é exata. Apenas a II. Explicação: Basta aplicar o Teste da Exatidão e verificar se as derivadas parciais de M em relação a y são iguais às derivadas parciais de N em relação a x, nas alternativas apresentadas. 4a Questão Uma solução da equação diferencial y´=y é a função: y = e2 y = x2 y = ex y = 2x y = x2.e 5a Questão Uma equação diferencial M(x,y)dx+N(x,y)dy=0M(x,y)dx+N(x,y)dy=0 é chamada de exata se: 2δM(x,y)δy=δN(x,y)δx2δM(x,y)δy=δN(x,y)δx δM(x,y)δy=δN(x,y)δxδM(x,y)δy=δN(x,y)δx δM(x,y)=δN(x,y)δM(x,y)=δN(x,y) δM(x,y)δy=−δN(x,y)δxδM(x,y)δy=−δN(x,y)δx δN(x,y)δy=δM(x,y)δxδN(x,y)δy=δM(x,y)δx Explicação: Este é o critério de Exatidão para uma ED ser considerada Exata: δM(x,y)δy=δN(x,y)δxδM(x,y)δy=δN(x,y)δx 6a Questão Quais das opções melhor justifica o wronskiano do par de funções cost e sent. 1/2 -1 2 1 -2 7a Questão Marque a alternativa que indica a solução da equação y" + 2y' + y = 0. y = C1e-3t + C2e-2t y = C1e-t + C2 y = C1e-t + C2et y = C1e-t + C2e-t y = C1et + C2e-5t 8a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: y"+3y'+6y=sen(x) ordem 2 grau 2 ordem 1 grau 3 ordem 1 grau 2 ordem 1 grau 1 ordem 2 grau 1 1a Questão São grandezas escalares, exceto: A espessura da parede da minha sala é 10cm. A temperatura do meu corpo João empurrando um carrinho de mão, cheio de livros. O carro parado na porta da minha casa. A energia cinética nos pontos da trajetória do trenzinho da montanha russa. 2a Questão Resolva a seguinte EDO EXATA: (y−x2)dx−(y2−x)dy=0(y−x2)dx−(y2−x)dy=0 yx−x33−y33=kyx−x33−y33=k yx3−x33−y33=kyx3−x33−y33=k y−x22−y22=ky−x22−y22=k y−x33−y33+3ky−x33−y33+3k y−x33−y33+cy−x33−y33+c Explicação: O método abrange desde a comprovação da Condição de Exatidão, escolhendo-se uma ordem de integração de M(x,y) ou N(x,y), chegando-se a uma função g(x,y) que, se derivada parcialmente em relação a x e a y, reproduza M(x,y) e N(x,y). Derive a função abaixo parcialmente em relação a x e a y e encontraremos M e N. yx−x33−y33=kyx−x33−y33=k 3a Questão Segundo estatísticas, a população de certo lugar está crescendo a uma taxa aproximada de 1.500t−121.500t-12 pessoas por ano, sendo t o número de anos transcorridos após 1990. Em 1999, a população deste lugar era de 39.000 pessoas.Qual era a população, em 1990? 25000 20000 15000 40000 30000 4a Questão Várias equações diferenciais de 1ª ordem que podem se apresentar com o formato: M(x,y)dx + N(x,y)dy = 0. Para que tenhamos uma uma equação diferencial exata é necessário que: A derivada de M em relação à y seja igual à derivada de N em relação à x. A derivada de M em relação à x seja igual à derivada de N em relação à x. A derivada de M em relação à y seja igual à derivada de M em relação à x. Nenhuma da alternativas A derivada de N em relação à y seja igual à derivada de M em relação à x. Explicação: Essa resposta é a condição para que tenhamos uma EDO exata 5a Questão Calcule C1C1 e C2C2 de modo que y(x)=C1senx+C2cosxy(x)=C1senx+C2cosx satisfaça as condições dadas: y(0)=2y(0)=2; `y '(0) = 1. Explique se tais condições caracterizam um Problema de Valor Inicial ou de Valor de Contorno. Marquea única resposta correta. C1=√3C1=3; C2=√2C2=2 PVC C1=2C1=2; C2=1C2=1 PVC C1=1C1=1; C2=2C2=2 PVI C1=1C1=1; C2=ln2C2=ln2 PVC C1=−1C1=-1; C2=− 2C2=- 2 PVI Explicação: O chamado, problema de valor inicial - PVI, é uma condição imposta para que, dentre a família de soluções que uma ED pode admitir, escolhamos uma curva-solução, em um mesmo ponto, que atenda ao projeto/processo em estudo. O chamado, problema de valor contorno - PVC, é uma condição imposta para que, dentre a família de soluções que uma ED pode admitir, escolhamos curvas-solução, em dois pontos distintos, que atenda ao projeto/processo em estudo. 6a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: (y")³+3y'+6y=tan(x) ordem 2 grau 3 ordem 3 grau 3 ordem 1 grau 3 ordem 1 grau 1 ordem 2 grau 2 7a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - 2xydx+(1+x2)dy2xydx+(1+x2)dy II - (ysen(x)+xycos(x))dx+(xsen(x)+1)dy=0(ysen(x)+xycos(x))dx+(xsen(x)+1)dy=0 III - (x−y)dx+(x+y)dy=0(x−y)dx+(x+y)dy=0 Todas não são exatas. Todas são exatas. Apenas I e III. Apenas I e II. Apenas II e II. Explicação: Uma EDO da forma Mdx + Ndy = 0 será exata quando dM/ dy = dN / dx 8a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - ydx+xdy=0ydx+xdy=0 II - (x−2y)dx+(x+y)dy=0(x−2y)dx+(x+y)dy=0 III - (2x2−y)dx+(x+y)dy=0(2x2−y)dx+(x+y)dy=0 Apenas a II. I, II e III são não exatas. Apenas a I. I, II e III são exatas. Apenas a III. 1a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - (xy+x2)dx+(−5)dy=0(xy+x2)dx+(−5)dy=0 II - xexydx+yexydy=0xexydx+yexydy=0 III - yexydx+xexydy=0yexydx+xexydy=0 Apenas a II. Apenas a III. I, II e III são não exatas. I, II e III são exatas. Apenas a I. Explicação: Dada uma EDO da forma Mdx + Ndy = 0, esta será exata se dM/dy = dN/dx 2a Questão Resolva a seguinte EDO EXATA: y′=5y−2x−5x+3y2y′=5y−2x−5x+3y2 −5x2+y3+x2=k−5x2+y3+x2=k −5x+y3+x2=k−5x+y3+x2=k −5xy+y3+x2=k−5xy+y3+x2=k −5y+y3+x2=k−5y+y3+x2=k −5xy2+y3+x2=k−5xy2+y3+x2=k Explicação: Inicie fazendo y′=dy/dxy′=dy/dx O método abrange desde a comprovação da Condição de Exatidão, escolhendo-se uma ordem de integração de M(x,y) ou N(x,y), chegando-se a uma função g(x,y) que, se derivada parcialmente em relação a x e a y, reproduza M(x,y) e N(x,y). Derive a função abaixo parcialmente em relação a x e a y e encontraremos M e N. −5xy+y3+x2=k−5xy+y3+x2=k 3a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - 2xydx+(1+x2)dy2xydx+(1+x2)dy II - (x+sen(y))dx+(xcos(y)−2y)dy=0(x+sen(y))dx+(xcos(y)−2y)dy=0 III - (2xy+x)dx+(x2+y)dy=0(2xy+x)dx+(x2+y)dy=0 Apenas a I. Apenas a II. I, II e III são exatas Apenas a III. Nenhuma é exata. Explicação: Basta aplicar o Teste da Exatidão e verificar se as derivadas parciais de M em relação a y são iguais às derivadas parciais de N em relação a x, nas alternativas apresentadas. 4a Questão Uma solução da equação diferencial y´=y é a função: y = x2.e y = x2 y = e2 y = ex y = 2x 5a Questão Uma equação diferencial M(x,y)dx+N(x,y)dy=0M(x,y)dx+N(x,y)dy=0 é chamada de exata se: 2δM(x,y)δy=δN(x,y)δx2δM(x,y)δy=δN(x,y)δx δN(x,y)δy=δM(x,y)δxδN(x,y)δy=δM(x,y)δx δM(x,y)=δN(x,y)δM(x,y)=δN(x,y) δM(x,y)δy=−δN(x,y)δxδM(x,y)δy=−δN(x,y)δx δM(x,y)δy=δN(x,y)δxδM(x,y)δy=δN(x,y)δx Explicação: Este é o critério de Exatidão para uma ED ser considerada Exata: δM(x,y)δy=δN(x,y)δxδM(x,y)δy=δN(x,y)δx 6a Questão Quais das opções melhor justifica o wronskiano do par de funções cost e sent. 1/2 -2 -1 2 1 7a Questão Marque a alternativa que indica a solução da equação y" + 2y' + y = 0. y = C1e-t + C2et y = C1e-t + C2 y = C1e-t + C2e-t y = C1e-3t + C2e-2t y = C1et + C2e-5t 8a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: y"+3y'+6y=sen(x) ordem 2 grau 2 ordem 1 grau 1 ordem 1 grau 2 ordem 2 grau 1 ordem 1 grau 3 1a Questão São grandezas escalares, exceto: A espessura da parede da minha sala é 10cm. O carro parado na porta da minha casa. A energia cinética nos pontos da trajetória do trenzinho da montanha russa. João empurrando um carrinho de mão, cheio de livros. A temperatura do meu corpo 2a Questão Resolva a seguinte EDO EXATA: (y−x2)dx−(y2−x)dy=0(y−x2)dx−(y2−x)dy=0 yx3−x33−y33=kyx3−x33−y33=k y−x33−y33+cy−x33−y33+c yx−x33−y33=kyx−x33−y33=k y−x22−y22=ky−x22−y22=k y−x33−y33+3ky−x33−y33+3k Explicação: O método abrange desde a comprovação da Condição de Exatidão, escolhendo-se uma ordem de integração de M(x,y) ou N(x,y), chegando-se a uma função g(x,y) que, se derivada parcialmente em relação a x e a y, reproduza M(x,y) e N(x,y). Derive a função abaixo parcialmente em relação a x e a y e encontraremos M e N. yx−x33−y33=kyx−x33−y33=k 3a Questão Segundo estatísticas, a população de certo lugar está crescendo a uma taxa aproximada de 1.500t−121.500t-12 pessoas por ano, sendo t o número de anos transcorridos após 1990. Em 1999, a população deste lugar era de 39.000 pessoas.Qual era a população, em 1990? 25000 40000 15000 20000 30000 4a Questão Várias equações diferenciais de 1ª ordem que podem se apresentar com o formato: M(x,y)dx + N(x,y)dy = 0. Para que tenhamos uma uma equação diferencial exata é necessário que: A derivada de M em relação à y seja igual à derivada de N em relação à x. Nenhuma da alternativas A derivada de M em relação à x seja igual à derivada de N em relação à x. A derivada de M em relação à y seja igual à derivada de M em relação à x. A derivada de N em relação à y seja igual à derivada de M em relação à x. Explicação: Essa resposta é a condição para que tenhamos uma EDO exata 5a Questão Calcule C1C1 e C2C2 de modo que y(x)=C1senx+C2cosxy(x)=C1senx+C2cosx satisfaça as condições dadas: y(0)=2y(0)=2; `y '(0) = 1. Explique se tais condições caracterizam um Problema de Valor Inicial ou de Valor de Contorno. Marque a única resposta correta. C1=−1C1=-1; C2=− 2C2=- 2 PVI C1=1C1=1; C2=ln2C2=ln2 PVC C1=1C1=1; C2=2C2=2 PVI C1=√3C1=3; C2=√2C2=2 PVC C1=2C1=2; C2=1C2=1 PVC Explicação: O chamado, problema de valor inicial - PVI, é uma condição imposta para que, dentre a família de soluções que uma ED pode admitir, escolhamos uma curva-solução, em um mesmo ponto, que atenda ao projeto/processo em estudo. O chamado, problema de valor contorno - PVC, é uma condição imposta para que, dentre a família de soluções que uma ED pode admitir, escolhamos curvas-solução, em dois pontos distintos, que atenda ao projeto/processo em estudo. 6a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: (y")³+3y'+6y=tan(x) ordem 1 grau 3 ordem 2 grau 3 ordem 3 grau 3 ordem 1 grau 1 ordem 2 grau 2 7a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - 2xydx+(1+x2)dy2xydx+(1+x2)dy II - (ysen(x)+xycos(x))dx+(xsen(x)+1)dy=0(ysen(x)+xycos(x))dx+(xsen(x)+1)dy=0 III - (x−y)dx+(x+y)dy=0(x−y)dx+(x+y)dy=0 Apenas II e II. Todas não são exatas. Todas são exatas. Apenas I e II. Apenas I e III.Explicação: Uma EDO da forma Mdx + Ndy = 0 será exata quando dM/ dy = dN / dx 8a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são exatas. I - ydx+xdy=0ydx+xdy=0 II - (x−2y)dx+(x+y)dy=0(x−2y)dx+(x+y)dy=0 III - (2x2−y)dx+(x+y)dy=0(2x2−y)dx+(x+y)dy=0 I, II e III são não exatas. I, II e III são exatas. Apenas a II. Apenas a I. Apenas a III. 1a Questão Determine o Wronskiano W(x,xex)W(x,xex) 2x2ex2x2ex x2exx2ex x2x2 x2e2xx2e2x exex 2a Questão Utilizando o método de resolução para EDO Linear de primeiro grau, determine a solução da equação: y′−(y/x)=2x4/ey′−(y/x)=2x4/e y(x)=(e/2)+ky(x)=(e/2)+k y(x)=(x5/e)+ky(x)=(x5/e)+k y(x)=(x/2e)+cky(x)=(x/2e)+ck y(x)=(x2/2e)+cxy(x)=(x2/2e)+cx y(x)=(x5/2e)+cxy(x)=(x5/2e)+cx Explicação: Resolver como ED linear de 1ª ordem da forma dy/dx + P(x)y = Q(x), onde P(x) = -1/x e Q(x) = 2x4/e 3a Questão Classificando a equação diferencial entre: separável, homogênea, exata ou linear de primeira ordem. x.y' +2.y = 2 + ln(x) concluimos que ela é: separável homogênea linear de primeira ordem não é equação diferencial exata 4a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são lineares. I - y´+4xy=x4y´+4xy=x4 II - y´−2xy=xy´−2xy=x III - y´−3y=6y´−3y=6 Apenas a I. Apenas a II. Apenas a III. I, II e III são lineares. Nenhuma alternativa anterior está correta. Explicação: Uma EDO é linear quando a variável que está sendo derivada não tem, em nenhum termo, expoente diferente de 1 5a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de 1ª ordem linear y´−2xy=xy´−2xy=x y=12+ce−x3y=12+ce−x3 y=−12+ce−x2y=−12+ce−x2 y=−12+cex2y=−12+cex2 y=12+cex2y=12+cex2 y=−12+ce−x3y=−12+ce−x3 Explicação: y=−12+cex3y=−12+cex3 Uma EDO linear da forma dy/dx + p(x)y = q(x) terá como solução y = [1/u(x)] . ∫u(x)q(x)dx∫u(x)q(x)dx onde u(x) = e^(∫p(x)dx∫p(x)dx 6a Questão Dada x.y´ = 4.y, resolver a equação diferencial por separação de variável. y = c.x^7 y = c.x y = c.x^3 y = c.x^4 y = c.x^5 7a Questão Qual a única resposta correta como solução da ED : dydx=yx+1dydx=yx+1 ? `lny = ln|x| `lny = ln| 1 - x | `lny = ln| sqrt(x 1)| `lny = ln|x + 1| `lny = ln|x - 1| 8a Questão Seja uma equação diferencial ordinária (EDO) dada por y' + 2y = e2x . Se para x =0, y = 4, determine a solução desta EDO. Dado que y' = dy/dx y = (3e2x + 13.e-2x)/4 y = (-3e2x + 19.e-2x)/4 y = (2e2x + 14.e-2x)/4 y = (- e2x + 16.e-2x)/4 y = (e2x + 15.e-2x)/4 1a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: y"+3yy'=exp(x) ordem 1 grau 1 ordem 1 grau 3 ordem 1 grau 2 ordem 2 grau 2 ordem 2 grau 1 2a Questão Dado um conjunto de funções {f1,f2,...,fn}{f1,f2,...,fn} , considere o determinante de ordem n: W(f1,f2,...,fn)W(f1,f2,...,fn) = ⎡⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢⎣f1f2...fnf´1f´2...f´nf´´1f´´2...f´´n............f1n−1f2n−1...fnn−1⎤⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦[f1f2...fnf´1f´2...f´nf´´1f´´2...f´´n............f1n-1f2n-1...fnn-1] Calcule o Wronskiano formado pelas funções na primeira linha,pelas primeiras derivadas dessas funções na segunda linha, e assim por diante, até a (n-1)-ésima derivadas das funções na n-ésima linha. Sejam as funções: f(x)f(x)= e2⋅xe2⋅x ; g(x)g(x)=senxsenx e h(x)=x²+3x+1h(x)=x²+3x+1 Determine o Wronskiano W(f,g,h)W(f,g,h) em xx= 00. 1 -1 -2 2 7 Explicação: A explicação da construção do wronskiano está no texto da pergunta. 3a Questão O Wronskiano de 3ª ordem é o resultado do determinante de uma matriz 3x3, cuja primeira linha é formada por funções, a segunda linha pelas primeiras derivadas dessas funções e a terceira linha pelas segundas derivadas daquelas funções. O Wronskiano é utilizado para calcular se um conjunto de funções deriváveis são linearmente dependentes ou independentes. Caso o Wronskiano vseja igual a zero em algum ponto do intervalo, as funções são ditas linearmente dependentes nesse ponto. Identifique, entre os pontos do intervalo[−π,π][-π,π] apresentados, onde as funções t,sent,costt,sent,cost são linearmente dependentes. t=π4t=π4 t=π3t=π3 t=πt=π t=0t=0 t=π2t=π2 4a Questão Identifique no intervalo[ - π,ππ,π] onde as funções {t,t2, t3}{t,t2, t3} são lineramente dependentes. t= πt= π t= π3t= π3 t=−πt=-π t=−π2t=-π2 t=0t=0 5a Questão Determine o Wronskiano W(x3,x5)W(x3,x5) x7x7 4x74x7 2x72x7 3x73x7 5x75x7 6a Questão A relação entre o custo de fabricação por objeto (C) e o número de tipos objetos fabricados (x) é tal que a taxa de aumento do custo quando o número de tipos aumenta é expressa pela equação diferencial homogênea (dC(x)/dx ) = (C(x) + x)/x. Determinar a relação entre o custo de fabricação por objeto e o número de tipos de objetos fabricados, sabendo C(1)=1000 unidades monetárias. C(x) = x(ln x) C(x) = x(1000+ln x) C(x) = 5ln x + 40 C(x) = 2x ln x C(x) = ln x 7a Questão Classificando a equaçâo diferencial entre : separável, homogênea, exata ou linear de primeira ordem. ydx + xdy = 0 concluimos que ela é; Separável, Homogênea e Linear de Primeira Ordem. Separável, Homogênea e Exata Separável, Homogênea, Exata e Linear de Primeira Ordem. Homogênea, Exata e Linear de Primeira Ordem. Separável, Exata e Linear de Primeira Ordem. 8a Questão Seja uma equação diferencial ordinária (EDO) dada por y' + 2y = e2x . Se para x =0, y = 4, determine a solução desta EDO. Dado que y' = dy/dx y = (2e2x + 14.e-2x)/4 y = (3e2x + 13.e-2x)/4 y = (- e2x + 16.e-2x)/4 y = (-3e2x + 19.e-2x)/4 y = (e2x + 15.e-2x)/4 1a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são lineares. I - y´+4xy=x4y´+4xy=x4 II - y´−2xy=xy´−2xy=x III - y´−3y=6y´−3y=6 Apenas a I. Apenas a II. I, II e III são lineares. Nenhuma alternativa anterior está correta. Apenas a III. Explicação: Uma EDO é linear quando a variável que está sendo derivada não tem, em nenhum termo, expoente diferente de 1 2a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de 1ª ordem linear y´−2xy=xy´−2xy=x y=−12+ce−x2y=−12+ce−x2 y=12+ce−x3y=12+ce−x3 y=12+cex2y=12+cex2 y=−12+cex2y=−12+cex2 y=−12+ce−x3y=−12+ce−x3 Explicação: y=−12+cex3y=−12+cex3 Uma EDO linear da forma dy/dx + p(x)y = q(x) terá como solução y = [1/u(x)] . ∫u(x)q(x)dx∫u(x)q(x)dx onde u(x) = e^(∫p(x)dx∫p(x)dx 3a Questão Determine o Wronskiano W(x,xex)W(x,xex) 2x2ex2x2ex x2exx2ex x2x2 x2e2xx2e2x exex 4a Questão Utilizando o método de resolução para EDO Linear de primeiro grau, determine a solução da equação: y′−(y/x)=2x4/ey′−(y/x)=2x4/e y(x)=(x5/e)+ky(x)=(x5/e)+k y(x)=(x2/2e)+cxy(x)=(x2/2e)+cx y(x)=(e/2)+ky(x)=(e/2)+k y(x)=(x/2e)+cky(x)=(x/2e)+ck y(x)=(x5/2e)+cxy(x)=(x5/2e)+cx Explicação: Resolver como ED linear de 1ª ordem da forma dy/dx + P(x)y = Q(x), onde P(x) = -1/x e Q(x) = 2x4/e 5a Questão Dada x.y´ = 4.y,resolver a equação diferencial por separação de variável. y = c.x^5 y = c.x^4 y = c.x^3 y = c.x^7 y = c.x 6a Questão Classificando a equação diferencial entre: separável, homogênea, exata ou linear de primeira ordem. x.y' +2.y = 2 + ln(x) concluimos que ela é: homogênea exata linear de primeira ordem separável não é equação diferencial 7a Questão Qual a única resposta correta como solução da ED : dydx=yx+1dydx=yx+1 ? `lny = ln| sqrt(x 1)| `lny = ln|x + 1| `lny = ln| 1 - x | `lny = ln|x - 1| `lny = ln|x| 8a Questão Seja uma equação diferencial ordinária (EDO) dada por y' + 2y = e2x . Se para x =0, y = 4, determine a solução desta EDO. Dado que y' = dy/dx y = (e2x + 15.e-2x)/4 y = (-3e2x + 19.e-2x)/4 y = (- e2x + 16.e-2x)/4 y = (3e2x + 13.e-2x)/4 y = (2e2x + 14.e-2x)/4 1a Questão Determinando na equação diferencial abaixo a sua ordem e o seu grau encontramos: y"+3yy'=exp(x) ordem 1 grau 1 ordem 2 grau 2 ordem 1 grau 2 ordem 1 grau 3 ordem 2 grau 1 2a Questão Dado um conjunto de funções {f1,f2,...,fn}{f1,f2,...,fn} , considere o determinante de ordem n: W(f1,f2,...,fn)W(f1,f2,...,fn) = ⎡⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢⎣f1f2...fnf´1f´2...f´nf´´1f´´2...f´´n............f1n−1f2n−1...fnn−1⎤⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦[f1f2...fnf´1f´2...f´nf´´1f´´2...f´´n............f1n-1f2n-1...fnn-1] Calcule o Wronskiano formado pelas funções na primeira linha,pelas primeiras derivadas dessas funções na segunda linha, e assim por diante, até a (n-1)-ésima derivadas das funções na n-ésima linha. Sejam as funções: f(x)f(x)= e2⋅xe2⋅x ; g(x)g(x)=senxsenx e h(x)=x²+3x+1h(x)=x²+3x+1 Determine o Wronskiano W(f,g,h)W(f,g,h) em xx= 00. 1 2 7 -1 -2 Explicação: A explicação da construção do wronskiano está no texto da pergunta. 3a Questão O Wronskiano de 3ª ordem é o resultado do determinante de uma matriz 3x3, cuja primeira linha é formada por funções, a segunda linha pelas primeiras derivadas dessas funções e a terceira linha pelas segundas derivadas daquelas funções. O Wronskiano é utilizado para calcular se um conjunto de funções deriváveis são linearmente dependentes ou independentes. Caso o Wronskiano vseja igual a zero em algum ponto do intervalo, as funções são ditas linearmente dependentes nesse ponto. Identifique, entre os pontos do intervalo[−π,π][-π,π] apresentados, onde as funções t,sent,costt,sent,cost são linearmente dependentes. t=0t=0 t=π4t=π4 t=π3t=π3 t=π2t=π2 t=πt=π 4a Questão Identifique no intervalo[ - π,ππ,π] onde as funções {t,t2, t3}{t,t2, t3} são lineramente dependentes. t=−πt=-π t= πt= π t=0t=0 t=−π2t=-π2 t= π3t= π3 5a Questão Determine o Wronskiano W(x3,x5)W(x3,x5) 3x73x7 5x75x7 4x74x7 x7x7 2x72x7 6a Questão A relação entre o custo de fabricação por objeto (C) e o número de tipos objetos fabricados (x) é tal que a taxa de aumento do custo quando o número de tipos aumenta é expressa pela equação diferencial homogênea (dC(x)/dx ) = (C(x) + x)/x. Determinar a relação entre o custo de fabricação por objeto e o número de tipos de objetos fabricados, sabendo C(1)=1000 unidades monetárias. C(x) = x(1000+ln x) C(x) = x(ln x) C(x) = 5ln x + 40 C(x) = 2x ln x C(x) = ln x 7a Questão Classificando a equaçâo diferencial entre : separável, homogênea, exata ou linear de primeira ordem. ydx + xdy = 0 concluimos que ela é; Separável, Homogênea e Exata Separável, Homogênea e Linear de Primeira Ordem. Homogênea, Exata e Linear de Primeira Ordem. Separável, Homogênea, Exata e Linear de Primeira Ordem. Separável, Exata e Linear de Primeira Ordem. 8a Questão Seja uma equação diferencial ordinária (EDO) dada por y' + 2y = e2x . Se para x =0, y = 4, determine a solução desta EDO. Dado que y' = dy/dx y = (3e2x + 13.e-2x)/4 y = (2e2x + 14.e-2x)/4 y = (- e2x + 16.e-2x)/4 y = (e2x + 15.e-2x)/4 y = (-3e2x + 19.e-2x)/4 1a Questão Dadas as EDOs abaixo, determine quais são lineares. I - y´+4xy=x4y´+4xy=x4 II - y´−2xy=xy´−2xy=x III - y´−3y=6y´−3y=6 I, II e III são lineares. Apenas a II. Apenas a III. Nenhuma alternativa anterior está correta. Apenas a I. Explicação: Uma EDO é linear quando a variável que está sendo derivada não tem, em nenhum termo, expoente diferente de 1 2a Questão Marque a alternativa que indica a solução geral da equação diferencial de 1ª ordem linear y´−2xy=xy´−2xy=x y=−12+ce−x2y=−12+ce−x2 y=−12+cex2y=−12+cex2 y=12+cex2y=12+cex2 y=−12+ce−x3y=−12+ce−x3 y=12+ce−x3y=12+ce−x3 Explicação: y=−12+cex3y=−12+cex3 Uma EDO linear da forma dy/dx + p(x)y = q(x) terá como solução y = [1/u(x)] . ∫u(x)q(x)dx∫u(x)q(x)dx onde u(x) = e^(∫p(x)dx∫p(x)dx 3a Questão Determine o Wronskiano W(x,xex)W(x,xex) x2exx2ex exex 2x2ex2x2ex x2x2 x2e2xx2e2x 4a Questão Utilizando o método de resolução para EDO Linear de primeiro grau, determine a solução da equação: y′−(y/x)=2x4/ey′−(y/x)=2x4/e y(x)=(x2/2e)+cxy(x)=(x2/2e)+cx y(x)=(e/2)+ky(x)=(e/2)+k y(x)=(x5/e)+ky(x)=(x5/e)+k y(x)=(x5/2e)+cxy(x)=(x5/2e)+cx y(x)=(x/2e)+cky(x)=(x/2e)+ck Explicação: Resolver como ED linear de 1ª ordem da forma dy/dx + P(x)y = Q(x), onde P(x) = -1/x e Q(x) = 2x4/e 5a Questão Dada x.y´ = 4.y, resolver a equação diferencial por separação de variável. y = c.x^4 y = c.x^3 y = c.x^7 y = c.x y = c.x^5 6a Questão Classificando a equação diferencial entre: separável, homogênea, exata ou linear de primeira ordem. x.y' +2.y = 2 + ln(x) concluimos que ela é: separável exata homogênea não é equação diferencial linear de primeira ordem 7a Questão Qual a única resposta correta como solução da ED : dydx=yx+1dydx=yx+1 ? `lny = ln|x| `lny = ln|x - 1| `lny = ln| sqrt(x 1)| `lny = ln| 1 - x | `lny = ln|x + 1| 8a Questão Seja uma equação diferencial ordinária (EDO) dada por y' + 2y = e2x . Se para x =0, y = 4, determine a solução desta EDO. Dado que y' = dy/dx y = (-3e2x + 19.e-2x)/4 y = (3e2x + 13.e-2x)/4 y = (e2x + 15.e-2x)/4 y = (2e2x + 14.e-2x)/4 y = (- e2x + 16.e-2x)/4 1a Questão Determine a ordem da equação diferencial abaixo e diga se ela é linear ou não. d2ydt2+sen(t+y)=td2ydt2+sen(t+y)=t 1ª ordem e não linear. 2ª ordem e linear. 1ª ordem e linear. 3ª ordem e linear. 2ª ordem e não linear. Explicação: A ordem de uma ED é a ordem da derivada de maior ordem que aparece na equação e, nesse caso, temos uma ED de segunda ordem e não linear por causa do sen(t+y)sen(t+y) 2a Questão Dinâmica populacional - Sabendo que o modelo de crescimento populacional supõe que a taxa de crescimento de uma população dy/dt é proporcional a população presente naquele instante y(t), portanto podemos descreve-lo como um problema de Valor Inicial dy/dt = k y onde y(0) = y0. Com base nessa informação, encontre a solução do problema de crescimento populacional (problema de valor inicial) sabendo que y0 = 3 e que em 10 dias havia 240
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