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Resoluções Lista 4 1) Equações Exatas são da forma 0 yNxM a) 0)2()14( 2 yxxxyxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 14 yxyM xxN 22 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 14 x y M 14 x x N , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(24 2 ygxxyyxxxyxxy )(22 22 xgxyyxyxyx Resposta final: Cxxyyx 22 b) 0)110()203( 4232 yyxxyxx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 232 203 yxxM 110 4 yxN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . yx y M 340 yx x N 340 , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(5203 243322 ygyxxxxyxx )(510 244 xgyyxyyyx Resposta final: Cyyxx 243 5 c) 0)()( dyyxdxyx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yxM yxN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )( 2 2 ygxy x xyxx )(2 2 xg y xyyyyx Resposta final: Cxy yx 22 22 2 Kxyyx 222 d) 0)2()3( 322 dyxeyxdxyeyx xyxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: xyyeyxM 223 xyxeyxN 32 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . xyxy exyeyx y M 26 xyxy exyeyx x N 26 , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(3 2322 ygeyxxeyxxy xyxy )(2 233 xgeyxyexyyx xyxy Resposta final: Ceyx xy 23 e) 0)()12sec( 22 dyxtgxdxxyxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 12sec2 xyxyM 2xtgxN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . xx y M 2sec2 xx x N 2sec2 , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de Ceue u u e N em função de y . ygxyxytgxxxxyxxy 22 2sec xgyxytgxyxytgx 22 Resposta final: Cxyxytgx 2 f) 02)(cos 2 xydydxyxsenxx 1)( y Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 2cos yxsenxxM xyN 2 Obs: C e ue u u xy xy xy e y e yxey . xy xy xy e x e xyex . Resposta final: Obs: derivada xyye , usamos a regra da derivação do produto. ''. uvvuuv yu 1'u xyev xyxev ' ''. uvvuuv xyxyxy xyeeye .1 De maneira análoga com xyxe em função de x Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . y y M 2 y x N 2 , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de Ceue u u e N em função de y . )(cos)()cos(cos 222 ygxyxxygxysenxxxsenxxyxxsenxxx )(2 2 xgxyyyx Logo a solução geral é Cxyxx 2cos . No início da questão foi dado um ponto 1)( y , ou seja, quando x , 1y . Substituindo esses valores na solução geral, temos: 0)1.(coscos 22 CCCCxyxx Resposta final: 0cos 2 xyxx g) 0)73()12( yyxx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 12 xM 73 yN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 0 y M 0 x N , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . ygxxxxx 22 xgyyyyy 72 3 73 2 Solução Geral: Cyyxx 7 2 3 22 )2( Kyyxx 14322 22 Resposta Final: Kyyxx 14322 22 h) 0)84()45( 3 yyxxyx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yxM 45 384 yxN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 4 y M 4 x N , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . 1cos ygxyxxyxx 42 5 45 2 xgyxyyyyx 43 2484 Solução Geral: Cyxyx 42 24 2 5 )2( Kyxyx 42 485 Resposta Final: Kyxyx 42 485 j) 0)cos23()( 223 yxyxyxxsenxyy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: xsenxyyM 23 xyxyN cos23 2 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . ysenxy y M 23 2 ysenxy x N 23 2 , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . yg x xyxyxxxsenxyxy 2 cos 2 2323 xgxyxyyyxyyx coscos23 232 Solução Geral: C x xyxy 2 cos 2 23 )2( Kxxyxy 223 cos22 Resposta Final: Kyxyx 42 485 k) 262' xyxexy x Primeiro devemos escrever a equação na forma de uma equação exata 0 yNxM . 262 xyxe x y x x x 0)62( 2 yxxxyxe x Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 262 xyxeM x xN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(22262 32 ygxxyexexxxyxxe xxx )(xgxyyx Resposta final: Cxxyexe xx 3222 Obs: uvuvvu xxe x xxx evxevdxev xuxu uvuvvu xexexxe xxx xxx exexxe xxe x2 =2.( xx exe )= xx exe 22 l) 0)31()31( 11 yxyxyx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yxM 131 xyN 131 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . ygxyxxxy x x x ln33 xgxyyyyxy y y ln33 Solução Geral: Cyyxyxx ln3ln3 , observamos que podemos colocar 3 em evidência. Logo teremos: Cyxyxyx lnln3 . Agora podemos aplicar a propriedade de logaritmos com os termos entre colchetes. Cyxnyxyx ln3 Cxyyxyx ln3 Cxyyxyx ln3 Resposta Final: Cxyyxyx ln3 m) 0)12()( 22 yxxyxyx 1)1( y Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 2)( yxM 12 2 xxyN Devemos desenvolver o quadrado da soma que está representado por M. 222 2)( yxyxyxM 12 2 xxyN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . yx y M 22 xy x N 22 , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(3 2 22 3 22 ygxyyx x xyxxyxx )(2 222 xgyyxxyyyxyyx Solução geral: Cyyxxy x 22 3 3 . Multiplicamos a expressãotoda por 3 para eliminar o denominador. Cyyxxy x 22 3 3 3 Cyyxxyx 3333 223 . Como C3 é constante, podemos mudá-lo para K . Solução Geral: Kyyxxyx 333 223 Substituindo os valores dados na solução geral, temos: 1)1( y K )1(3)1()1(3)1)(1(3)1( 223 4K . Resposta final: 4333 223 yyxxyx n) 0)2()( yyexxye yx 1)0( y Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yeM x yyexN 2 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação é exata Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(ygxyexyxe xx )(22 ygeyexyyyyeyxy yyy Solução geral: Ceyeyxye yyx 2 Substituindo os valores dados na solução geral, temos: 1)0( y Ceee 110 )1()1(2)1)(0( Cee 201 3C Resposta final: 32 yyx eyeyxye 2 – Equações Exatas são da forma 0 yNxM 2) Pesquisando o fator de Integração: yyR e y M x N M yR )( 1 )( ou xxR e x N y M N xR )( 1 )( a) 0)6( 2 yyxxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: Obs: uvuvvu yye y yyy evyevdyev yuyu uvuvvu yeyeyye yyy yyy eyeyye yM 26yxN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. A escolha lógica é o valor de M, pois temos um termo sozinho, enquanto que N é composto por uma diferença. Por isso, escolhemos )(yR y yR y yR y yR y M x N M yR 2 )( 2 )(11 1 )( 1 )( Encontrado o valor de )(yR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. 2 2lnln2 2)( 12 y yeeee yyy y yyR Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 060)6( 2122 yxyxyyyxxyy 1 yM 62 xyN Derivando os valores: 2 y y M 2 y x N , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(1 yg y x xy )(662 xgy y x yyyx Resposta final: CyyxyCy y x 26)(6 b) 0)2( 3 yxxyx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yxM 32 xN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. A escolha lógica é o valor de N, pois temos um termo sozinho, enquanto que M é composto por uma soma. Por isso, escolhemos )(xR x xR x xR x N y M N xR 2 )(11 1 )( 1 )( Encontrado o valor de )(xR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. 2 2lnln2 2)( 12 x xeeee xxx x xxR Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 020)2(1 2 3 2 x y x x y xyxxyx x 2 2 x y xM x N 1 Derivando os valores: 2 1 xy M 2 1 xx N , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(2 2 2 yg x y x x x yxx )( 1 xg x y y x Resposta final: C x y x 2 )(x Cxyx 3 c) 0)5( 2 yxxyx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yxM 25 xN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. A escolha lógica é o valor de M, pois temos um termo sozinho, enquanto que N é composto por uma diferença. Por isso, escolhemos )(yR x xR x xR x N y M N xR 2 )(11 1 )( 1 )( Encontrado o valor de )(xR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. 2 2lnln2 2)( 12 x xeeee xxx x xxR Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 0)5(0)5( 1222 yxxyxyxxyxx yxM 25 1 xN Derivando os valores: 2 x y M 2 x x N , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(55 2 yg x y xxxyx )(1 xg x y yx Resposta final: C x y x 5 x Cxyx 25 25xCxy d) 0)( ytgxxyx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yxM tgxN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M x x N 2sec , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. A escolha lógica é o valor de N, pois temos um termo sozinho, enquanto que M é composto por uma soma. Por isso, escolhemos )(xR tgxxRxtg tgx xRx tgx xR x N y M N xR )()( 1 )(sec1 1 )( 1 )( 22 Encontrado o valor de )(xR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. xeee xxtgxxxR cos cosln)( Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 0)coscos(0)(cos ysenxxxyxxytgxxyxx xyxxM coscos senxN Derivando os valores: x y M cos x x N cos , logo x N y M Equação é exata. Obs: xtgx xxtg 22 22 sec1 sec1 x senx tgx cos Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(coscoscos ygysenxxxsenxxxyxxx )(xgysenxysenx Resposta final: Cysenxxxsenx cos e) 0)12( 32 yxxyx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 12 2 yxM 3xN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 22x y M 23x x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. A escolha lógica é o valor de M, pois temos um termo sozinho, enquanto que N é composto por uma diferença. Por isso, escolhemos )(yR x xRxx x xR x N y M N xR 1 )(32 1 )( 1 )( 22 3 Encontrado o valor de )(xR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. x xeeee xxx x xxR 11lnln)( 1 Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 0)2(0)12( 21321 yxxxxyyxxyxx 12 xxyM 2xN Derivando os valores: x y M 2 x x N 2 , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemosintegrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(2 2 ygxLnyx x x xxy )( 22 xgyxyx Resposta final: CxLnyx 2 f) 0)1(2 yxyxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 2yM 1 xyN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . y y M 2 y x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. A escolha lógica é o valor de M, pois temos um termo sozinho, enquanto que N é composto por uma diferença. Por isso, escolhemos )(yR y yR y y yRyy y yR y M x N M yR 1 )()(2 1 )( 1 )( 22 Encontrado o valor de )(yR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. y yeeee yyy y yyR 11lnln)( 1 Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 010)1(1 2 y y xxyyxyxy y yM y xN 1 Derivando os valores: 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(ygxyxy )(ln xgyxyy y yx Resposta final: Cyxy ln g) 0)2( yxxxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: xxyM 2 1N Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . x y M 2 0 x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. A escolha lógica é o valor de N, pois temos um termo sozinho, enquanto que M é composto por uma diferença. Por isso, escolhemos )(xR xxRxxR y N x M N xR 2)(02 1 1 )( 1 )( Encontrado o valor de )(xR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. 22)( xxxxxR eee Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 0)2(0)2( 2222 yexxexyeyxxxye xxxx 22 2 xx xexyeM 2xeN Derivando os valores: 2 2 xxe y M 2 2 xxe x N , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )( 2 2 2 222 yg e yexxexxey x xxx )( 22 xgyeye xx Solução geral: C e ye x x 2 2 2 )2( Keye xx 22 2 Resposta final: Keye xx 22 2 h) 0)1( yxxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 1 yM xN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. A escolha lógica é o valor de M, pois temos um termo sozinho, enquanto que N é composto por uma diferença. Por isso, escolhemos )(yR x xR x xR x N y M N xR 2 )(11 1 )( 1 )( Obs: xxe x 2 22 2 22 2 22 xux ye x u xeyxxey x u xx x u xu 22 2x u e x u xe Encontrado o valor de )(xR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. 2 2lnln2 2)( 12 x xeeee xxx x xxR Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 0)(0)1( 1222 yxxxyxyxxyx 22 xyxM 1 xN Derivando os valores: 2 x y M 2 x x N , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )( 122 yg xx y xxxxy )(1 xg x y yx Resposta final: C xx y 1 1 C xx y 1 x Cxy 1 1 Cxy i) 02 yxxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yM xN 2 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 2 x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. Podemos escolher ambos os termos. Fazendo a escolha pelo valor de M, devemos usar )(yR y yR y yR x M y N M yR 3 )(12 1 )( 1 )( Encontrado o valor de )(yR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. 3lnln3 3)( 3 yeeee yyy y yyR Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 02002 323 yxyxyyxxyy 2 yM 32 xyN Derivando os valores: 32 y y M 32 y x N , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(22 ygxyxy )(2 23 xgxyyyx Solução geral: Cxy 2 C y x 2 j) 02 yxyxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: 2yM xyN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . y y M 2 y x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, teremos que pesquisar o fator de integração. Podemos escolher ambos os termos. Fazendo a escolha pelo valor de M, devemos usar )(yR y yRyy y yR x M y N M yR 1 )(2 1 )( 1 )( 2 Encontrado o valor de )(yR , devemos agora encontrar o valor de , que é o fator de integração. 1lnln)( 1 yeeee yyy y yyR Agora, basta apenas multiplicar toda a equação pelo fator de integração e verificar se a equação tornou-se exata. 00021 yxxyyxyxyy yM xN Derivando os valores: 1 y M 1 x N , logo x N y M Equação é exata. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(ygxyxy )(xgxyyx Solução geral: Cxy x C y 3 - 0)()cos6( 223 yxsenyykxxyxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yxyM cos6 3 xsenyykxN 22 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . senyxy y M 218 senykxy x N 22 . Como foi dito no enunciado da questão que a equação é exata, temos que ter x N y M . Para isso, devemos comparar esses dois valores: x N y M senykxysenyxy 22 218 , logo o valor de K será igual a 9. 4 - 0)()( 222 dyxyxdxybxxy 0)()( 2322 dyyxxdxybxxy Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: ybxxyM 22 yxxN 23 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 22 bxxy y M xyx x N 23 2 . Como foi dito no enunciado da questão que a equação é exata, temos que ter x N y M . Para isso, devemos comparar esses dois valores: x N y M xyxbxxy 232 22 , logo o valor de b será igual a 3. Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y e substituindo b pelovalor encontrado. )( 2 3 3 22 22 ygyx yx xxyxxy )(2 22 323 xg yx yxyyxyx Resposta: 3b e Cyxyx 2232 5 – Determine o valor de a para que a equação 0)cos9()cos63( 332 yaxyxxyx , seja exata. 0)cos9()cos63( 332 yaxyxxyx Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: xyxM cos63 32 3cos9 axyN Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 229 yx y M 23ax x N Como foi dito no enunciado da questão que a equação é exata, temos que ter x N y M . Para isso, devemos comparar esses dois valores: x N y M 222 39 axyx , logo o valor de a será igual a 23y . 6 - Determine sabendo que x y é fator integrante da equação 0)ln( 2 dyxxxyydx e, de seguida, resolva-a para 3)1( y . Primeiro devemos provar que a equação 0)ln( 2 dyxxxyydx , não é exata. Destacando os valores de M e N, temos respectivamente: yM xxxyN ln2 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . 1 y M 12 xLny x N , logo x N y M Equação não é exata Como a equação não é exata, devemos multiplicar a equação toda pelo fator de integração x y yx ),( que foi dado. 0)ln( 2 dyxxxyydx x y 0)ln( 2 1 dyxyydx x y , mas uma vez destacando os valores de M e N, temos respectivamente: x y M 1 xyyN ln2 Após destacar esses valores, derivamos M em função de y e N em função de x . x y y M )1( x y x N , quando multiplicamos uma equação por um fator integrante ),( yx qualquer, tornamos a equação diferencial em uma equação diferencial exata, logo x N y M é exata. Dessa forma podemos encontrar o valor de . x N y M x y x y )1( 11 2 Como a equação é exata, podemos integrá-las, lembrando que M em função de x e N em função de y . )(12 yg y xLn x x y )(222 xg y xLn yyyxLnyy 01 Ln Solução Geral: C y xLn y Como estamos querendo o valor da solução particular, devemos encontrá-la sobre o ponto 3)1( y que foi dado na questão. Substituindo: C y xLn y C Ln )3( 1 3 C3 Substituindo na solução geral. 033)(3 22 xLnyyyxLnyy y xLn yC y xLn y
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