Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Aula 4 1. EDO homogênea Uma EDO de primeira ordem é dita homogênea se pode ser escrito como uma função que depende unicamente da razão , isto é, se tem a forma ( ) Para resolver a equação, faremos a mudança de variáveis . Assim, , e temos ( ) Assim, a equação que define a EDO homogênea se torna ( ) que rearrumada se torna ( ) que é uma equação de variáveis separáveis. Exemplo 14: Resolva a EDO Observe que essa EDO pode ser escrita como ( ) ( ) Fazendo a mudança de variável e usando o que vimos acima, a EDO se torna Daí, Essa equação é de variáveis separáveis. Para resolvê-la, integramos ambos os lados. Para o lado esquerdo, usamos frações parciais: ( ) ( ) Logo, ( ) . Fazendo , obtemos . Fazendo , obtemos , logo . Então, ∫ ∫ ∫ | | | | Assim, | | | | | | Fazendo , obtemos | | | | | | Ou seja, (| |) | | | | Então | | | | Logo, pois a constante pode assumir valores positivos ou negativos, e a solução de equilíbrio está incluída no caso . Agora, substituímos para obter Assim Então ( ) Finalmente, ( ) E ( ) ( ) é a solução geral da EDO. Exemplo 15: ( ) Temos que ( ) ( ) Mudando a variável, temos Daí, Integrando, e observando que ( ) , temos que: ∫ ( ) ∫ Ou seja, | | | | Substituindo , temos | | Logo, | | Então | | Finalmente ( ) | | é a solução geral da EDO. Exemplo 16: Resolva a EDO Dividindo numerador e denominador do lado direito por x, obtemos ( ) ( ) Portanto a EDO é homogênea. Fazendo a mudança de variáveis , temos Daí, ( ) Logo Ou seja, Novamente teremos que usar frações parciais do lado esquerdo: ( )( ) ( ) ( ) Logo, ( ) ( ) Fazendo , obtemos , donde . Fazendo obtemos , logo . Assim, ∫ ( ) ∫ ∫ | | | | Daí, a equação fica | | | | | | Ou ainda | | | | | | Portanto | | | | | | Elevando ao quadrado | | | | Daí, como , | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Logo, | | | | E a solução geral é | | | | Exemplo 17: Resolva a EDO Bem, como ( ) ( ) ( ) ( ) a equação NÃO é homogênea. No entanto, vamos transformá-la numa EDO homogênea através de uma mudança de variáveis { { Logo ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Para esta EDO ser homogênea é suficiente que tenhamos { { Assim, a mudança de variáveis { Nos leva à EDO Pelo exemplo anterior, a solução desta EDO é | | | | . Mas como e , temos que | ( )| | | . Portanto, a solução geral da EDO é | | | |
Compartilhar