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Derivadas de Funções Integrais de Funções 1) 𝑦 = 𝑐 𝑦’ = 0 2) 𝑦 = 𝑥 𝑦’ = 1 3) 𝑦 = 𝑐. 𝑢 𝑦’ = 𝑐. 𝑢’ 4) 𝑦 = 𝑢 + 𝑣 + … + 𝑤 𝑦’ = 𝑢’ + 𝑣’ + ⋯ + 𝑤’ 5) 𝑦 = 𝑢𝑚 𝑦’ = 𝑚. 𝑢𝑚−1. 𝑢’ , (m≠0) 6) 𝑦 = 𝑢. 𝑣 𝑦’ = 𝑢. 𝑣’ + 𝑣. 𝑢’ 7) 𝑦 = 𝑢 𝑣 𝑦’ = 𝑣.𝑢’−𝑢.𝑣’ 𝑣2 8) 𝑦 = 1 𝑢 𝑦’ = −𝑢’ 𝑢2 9) 𝑦 = ln 𝑢 𝑦’ = 𝑢’ 𝑢 10) 𝑦 = 𝑒𝑢 𝑦’ = 𝑒𝑢. 𝑢’ 11) 𝑦 = 𝑙𝑜𝑔𝑎𝑢 𝑦’ = 𝑢’ 𝑢 𝑙𝑜𝑔𝑎𝑒 12) 𝑦 = 𝑎𝑢 𝑦’ = 𝑎𝑢 . ln 𝑎. 𝑢’ , (a>0, a≠1) 13) 𝑦 = 𝑢𝑣 𝑦’ = 𝑣. 𝑢𝑣−1. 𝑢’ + 𝑢𝑣 . ln 𝑢 . 𝑣’ , (u>0) 14) 𝑦 = sin 𝑢 𝑦’ = (cos 𝑢). 𝑢’ 15) 𝑦 = cos 𝑢 𝑦’ = −(sin 𝑢). 𝑢’ 16) 𝑦 = tan 𝑢 𝑦’ = (𝑠𝑒𝑐2 𝑢). 𝑢’ 17) 𝑦 = cot 𝑢 𝑦’ = −(𝑐𝑠𝑐2 𝑢). 𝑢’ 18) 𝑦 = sec 𝑢 𝑦’ = (sec 𝑢). (tan 𝑢). 𝑢’ 19) 𝑦 = csc 𝑢 𝑦’ = −(csc 𝑢). (cot 𝑢). 𝑢’ 20) 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐 sin 𝑢 𝑦’ = 𝑢’ √1−𝑢2 21) 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐 cos 𝑢 𝑦’ = −𝑢’ √1−𝑢2 22) 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐 tan 𝑢 𝑦’ = 𝑢’ (1+𝑢2) 23) 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐 cot 𝑢 𝑦’ = −𝑢’ (1+𝑢2) 24) 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐 sec 𝑢 𝑦’ = 𝑢’ (|𝑢|.√𝑢2−1) 25) 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐 csc 𝑢 𝑦’ = −𝑢’ (|𝑢|.√𝑢2−1) 26) 𝑦 = sinh 𝑢 𝑦’ = (cosh 𝑢). 𝑢’ 27) 𝑦 = cosh 𝑢 𝑦’ = (sinh 𝑢). 𝑢’ 28) 𝑦 = tanh 𝑢 𝑦’ = (sech2 𝑢). 𝑢’ 29) 𝑦 = coth 𝑢 𝑦’ = −(csch2 𝑢). 𝑢’ 30) 𝑦 = sech 𝑢 𝑦’ = −(sech 𝑢). (tanh 𝑢). 𝑢’ 31) 𝑦 = csch 𝑢 𝑦’ = −(csch 𝑢). (coth 𝑢). 𝑢’ 32) 𝑦 = arg sinh 𝑢 𝑦’ = 𝑢’ √𝑢2+1 33) 𝑦 = arg cosh 𝑢 𝑦’ = 𝑢’ √𝑢2−1 , (u >1) 34) 𝑦 = arg tanh 𝑢 𝑦’ = 𝑢’ (1−𝑢2) , (|u|<1) 35) 𝑦 = arg coth 𝑢 𝑦’ = 𝑢’ (1−𝑢2) , (|u|>1) 36) 𝑦 = arg sech 𝑢 𝑦’ = −𝑢’ (𝑢.√1−𝑢2) , (0<u<1) 37) 𝑦 = arg csch 𝑢 𝑦’ = −𝑢’ (|𝑢|.√1+𝑢2) , (u≠0) 38) 𝑑𝑧 𝑑𝑡 = 𝜕𝑧 𝜕𝑥 . 𝑑𝑥 𝑑𝑡 + 𝜕𝑧 𝜕𝑦 . 𝑑𝑦 𝑑𝑡 (Regra da Cadeia) 1) ∫ 𝑑𝑢 = 𝑢 + 𝑐 2) ∫ 𝑢𝑛 𝑑𝑢 = 𝑢(𝑛+1) 𝑛+1 + 𝑐, (n ≠ -1) 3) ∫ 𝑑𝑢 𝑢 = 𝑙𝑛|𝑢| + 𝑐 4) ∫ 𝑑𝑢 𝑢² = − 1 𝑢 + 𝑐 5) ∫ 𝑎𝑢𝑑𝑢 = 𝑎𝑢 𝑙𝑛 𝑎 + 𝑐 6) ∫ 𝑒𝑢𝑑𝑢 = 𝑒𝑢 + 𝑐 7) ∫ 𝑠𝑖𝑛 𝑢𝑑𝑢 = − 𝑐𝑜𝑠 𝑢 + 𝑐 8) ∫ 𝑐𝑜𝑠 𝑢𝑑𝑢 = 𝑠𝑖𝑛 𝑢 + 𝑐 9) ∫ 𝑠𝑒𝑐2 𝑢𝑑𝑢 = 𝑡𝑎𝑛 𝑢 + 𝑐 10) ∫ 𝑐𝑠𝑐2 𝑢𝑑𝑢 = −𝑐𝑜𝑡 𝑢 + 𝑐 11) ∫ 𝑠𝑒𝑐 𝑢. 𝑡𝑔 𝑢𝑑𝑢 = 𝑠𝑒𝑐 𝑢 + 𝑐 12) ∫ 𝑐𝑠𝑐 𝑢. 𝑐𝑜𝑡 𝑢𝑑𝑢 = −𝑐𝑠𝑐 𝑢 + 𝑐 13) ∫ 𝑡𝑎𝑛 𝑢𝑑𝑢 = −𝑙𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝑢 + 𝑐 = 𝑙𝑛 𝑠𝑒𝑐 𝑢 + 𝑐 14) ∫ 𝑐𝑜𝑡 𝑢𝑑𝑢 = 𝑙𝑛|𝑠𝑒𝑛𝑢| + 𝑐 15) ∫ 𝑠𝑒𝑐 𝑢𝑑𝑢 = ln | 𝑠𝑒𝑐 𝑢 + tan 𝑢| + 𝑐 16) ∫ 𝑐𝑠𝑐 𝑢𝑑𝑢 = 𝑙𝑛|csc 𝑢 − cot 𝑢| + 𝑐 17) ∫ 𝑑𝑢 √1−𝑢2 = 𝑎𝑟𝑐 sin(𝑢) + 𝑐 18) ∫ 𝑑𝑢 1+𝑢2 = 𝑎𝑟𝑐 tan(𝑢) + 𝑐 19) ∫ 𝑑𝑢 𝑢√𝑢2−1 = 𝑎𝑟𝑐 sec(𝑢) + 𝑐 20) ∫ 𝑑𝑢 𝑢2+𝑎2 = 1 𝑎 . 𝑎𝑟𝑐 tan ( 𝑢 𝑎 ) + 𝑐 21) ∫ 𝑠𝑖𝑛ℎ 𝑢𝑑𝑢 = 𝑐𝑜𝑠ℎ 𝑢 + 𝑐 22) ∫ 𝑐𝑜𝑠ℎ 𝑢𝑑𝑢 = 𝑠𝑖𝑛ℎ 𝑢 + 𝑐 23) ∫ 𝑠𝑒𝑐ℎ2 𝑢𝑑𝑢 = 𝑡𝑎𝑛ℎ 𝑢 + 𝑐 24) ∫ 𝑐𝑠𝑐ℎ2 𝑢𝑑𝑢 = −𝑐𝑜𝑡ℎ 𝑢 + 𝑐 25) ∫ 𝑠𝑒𝑐ℎ 𝑢. 𝑡𝑔ℎ 𝑢𝑑𝑢 = −𝑠𝑒𝑐ℎ 𝑢 + 𝑐 26) ∫ 𝑐𝑠𝑐ℎ 𝑢. 𝑐𝑜𝑡ℎ 𝑢𝑑𝑢 = −𝑐𝑠𝑐ℎ 𝑢 + 𝑐 27) ∫ 𝑑𝑢 √1+𝑢2 = ln|𝑢 + √𝑢2 + 1| + 𝑐 28) ∫ 𝑑𝑢 √𝑢2−1 = ln|𝑢 + √𝑢2 − 1| + 𝑐 29) ∫ 𝑑𝑢 1−𝑢2 = 𝑙𝑛 | 1+𝑢 1−𝑢 | + 𝑐 30) ∫ 𝑑𝑢 𝑢√1−𝑢2 = − arg 𝑠𝑒𝑐ℎ|𝑢| + 𝑐 31) ∫ 𝑑𝑢 𝑢√1+𝑢2 = − arg 𝑐𝑠𝑐ℎ|𝑢| + 𝑐 32) ∫ √𝑎2 − 𝑢2𝑑𝑢 = 𝑢 2 √𝑎2 − 𝑢2 + 𝑎2 2 𝑎𝑟𝑐 sin ( 𝑢 𝑎 ) + 𝑐 33) ∫ 𝑠𝑒𝑛2𝑢𝑑𝑢 = ∫ 1 2 − cos(2𝑢) 2 = 𝑢 2 − sen(2𝑢) 2 34) ∫ 𝑐𝑜𝑠2𝑢𝑑𝑢 = ∫ 1 2 + cos (2𝑢) 2 = 𝑢 2 + sen(2𝑢) 2 35) ∫ 𝑐𝑜𝑠3𝑢𝑑𝑢 = ∫ 𝑐𝑜𝑠2(𝑢). cos(u) 𝑑𝑢 = 𝑠𝑒𝑛 𝑢 − 𝑠𝑒𝑛3𝑢 3 36) ∫ 𝑠𝑒𝑛3𝑢𝑑𝑢 = ∫ 𝑠𝑒𝑛2(𝑢). sen(u)𝑑𝑢 = 𝑠𝑒𝑛³𝑢 3 − cos 𝑢 37) ∫ 𝑢𝑑𝑣 𝑏 𝑎 = 𝑢𝑣]𝑎 𝑏 − ∫ 𝑣𝑑𝑢 𝑏 𝑎 (Por Partes) (Logaritmo; Inversa Trigo; Algébrica; Trigonométrica; Exponencial) 38) 𝑉 = ∬ 𝑓(𝑥, 𝑦) 𝑑𝐴 𝑅 (Iteradas) 39) 𝑓𝑚 = 1 𝐴(𝑅) . ∬ 𝑓(𝑥, 𝑦) 𝑑𝐴 𝑅 Diferenciabilidade: ∆𝑓 = 𝑓(𝑥0 + ∆𝑥, 𝑦0 + ∆𝑦) − 𝑓(𝑥0, 𝑦0) Diferencial Total: 𝑑𝑤 = 𝑓𝑥(𝑥, 𝑦, 𝑧)𝑑𝑥 + 𝑓𝑦(𝑥, 𝑦, 𝑧)𝑑𝑦 + 𝑓𝑧(𝑥, 𝑦, 𝑧)𝑑𝑧 Aprox. Linear Local: 𝐿(𝑥, 𝑦) = 𝑓(𝑥0, 𝑦0) + [𝑓𝑥(𝑥0, 𝑦0)]. (𝑥 − 𝑥0) + [𝑓𝑦(𝑥0, 𝑦0)]. (𝑦 − 𝑦0) EQ DIFERENCIAL ORDINÁRIA (EDO) *solução geral (SG) *problema de valor inicial (PVI) EQ. EXATAS 𝑀(𝑥, 𝑦)𝑑𝑥 + 𝑁(𝑥, 𝑦)𝑑𝑦 = 0 FATOR DE INTEGRAÇÃO 𝜇𝑀(𝑥, 𝑦)𝑑𝑥 + 𝜇𝑁(𝑥, 𝑦)𝑑𝑦 = 0 *serve para tornar exata EDO LINEAR HOMOGÊNEA 𝑎1(𝑥)𝑦 ′ + 𝑎0(𝑥)𝑦 = 0 ou 𝑦′ + 𝑎0(𝑥)𝑦 = 0 EDO LINEAR NÃO HOMOGÊNEA 𝑎1(𝑥)𝑦 ′ + 𝑎0(𝑥)𝑦 = 𝑔(𝑥) ou 𝑦′ + 𝑎0(𝑥)𝑦 = 𝑔(𝑥) Método de solução: 1. Resolver a EDOL homogênea associada à eq. dada. 2. Método de variação de parâmetro, que consiste em determinar uma função c(x) tal que 𝑦 = 𝑐(𝑥). 𝑒𝑔(𝑥) EQ. DE BERNOULLI 𝑑𝑦 𝑑𝑥 + 𝑃(𝑥)𝑦 = 𝑓(𝑥)𝑦𝑛 para n=0, n=1 ou 𝑦−𝑛 𝑑𝑦 𝑑𝑥 + 𝑃(𝑥)𝑦1−𝑛 = 𝑓(𝑥) para y≠0 EQ. DE RICATTI 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 𝑃(𝑥) + 𝑄(𝑥)𝑦 + 𝑅(𝑥)𝑦² ou 𝑑𝑤 𝑑𝑥 + (𝑄 + 2𝑦1 + 𝑅)𝑤 = −𝑅 EQ. DE CLAIRAUT 𝑦 = 𝑥𝑦′ + 𝑓(𝑦′) Cuja família de soluções é dada por: 𝑥 = −𝑓′(𝑡), 𝑦 = 𝑓(𝑡) − 𝑡𝑓′(𝑡) MÉTODO DE PICARD 𝑦(𝑥) = 𝑐 + ∫ 𝑓(𝑡, 𝑦(𝑡))𝑑𝑡 𝑥 𝑥0 Agora: 𝑦(𝑥0) = 𝑐 + ∫ 𝑓(𝑡, 𝑦(𝑡))𝑑𝑡 = 𝑐 𝑥 𝑥0 Implica c=y0,logo: 𝑦(𝑥0) = 𝑦0 + ∫ 𝑓(𝑡, 𝑦(𝑡))𝑑𝑡 𝑥 𝑥0 𝑦𝑛(𝑥) = 𝑦0 + ∫ 𝑓(𝑡, 𝑦𝑛−1(𝑡))𝑑𝑡 𝑥 𝑥0 , n=1,2,3... I. Verificar se a função dada é solução para a EDO: II. Resolver a EDO por separação de variável: III. Resolver a EDO usando substituição: IV. Verificar se a EDO é exata; e resolver: V. Verificar se a EDO é homogênea; e seu grau: VI. Encontrar uma SG para a EDO: VII. Usar Picard para encontrar y1, y2, y3, y4: VIII. Dado o PVI: a) mudança de variável 𝑞(𝑡) = 𝑄(𝑡) 106 b) encontre a solução para q(t). I. 𝑥2𝑑𝑦 + 2𝑥𝑦𝑑𝑥 = 0; 𝑦 = − 1 𝑥2 𝑥𝑑𝑦 = −2𝑦𝑑𝑥 𝑑𝑦 𝑦 = − 2𝑑𝑥 𝑥 ∫ 𝑑𝑦 𝑦 = −2 ∫ 𝑑𝑥 𝑥 𝑙𝑛|𝑦| = −2𝑙𝑛|𝑥| + 𝑐 𝑒𝑙𝑛|𝑦| = 𝑒𝑙𝑛|𝑥 −2|+𝑐 𝑒𝑙𝑛|𝑦| = 𝑒𝑙𝑛|𝑥 −2|. 𝑒𝑐 𝑦 = 𝑥−2. 𝑘 𝑦 = 𝑘 𝑥2 → S.G. − 1 𝑥2 = 𝑘 𝑥2 𝑘 = −1 𝑦 = − 1 𝑥2 → S.P. Logo é solução. II. 𝑑𝑥 𝑑𝑦 = 𝑥²𝑦² 1+𝑥 (1+𝑥)𝑑𝑥 𝑥² = 𝑦²𝑑𝑦 ∫ 1 𝑥² + 1 𝑥 𝑑𝑥 = ∫ 𝑦²𝑑𝑦 − 1 𝑥 + ln|𝑥| = 𝑦³ 3 + 𝑐 −3 + 3 ln|𝑥| = 𝑥𝑦³ + 𝑐𝑥 III. 𝑥𝑑𝑥 + (𝑦 − 2𝑥)𝑑𝑦 = 0 → {𝑥 = 𝑢𝑦; 𝑑𝑥 = 𝑦𝑑𝑢 + 𝑢𝑑𝑦 (𝑢𝑦)(𝑦𝑑𝑢 + 𝑢𝑑𝑦) + (𝑦 − 2𝑢𝑦)𝑑𝑦 = 0 𝑢𝑦²𝑑𝑢 + 𝑢²𝑦𝑑𝑦 + 𝑦𝑑𝑦 − 2𝑢𝑦𝑑𝑦 = 0 𝑢𝑦²𝑑𝑢 + (𝑢² − 2𝑢 + 1)𝑦𝑑𝑦 = 0 (𝑢² − 2𝑢 + 1)𝑦𝑑𝑦 = − 𝑢𝑦²𝑑𝑢 𝑑𝑦 𝑦 = − 𝑢 𝑢2−2𝑢+1 𝑑𝑢 → {𝑢2 − 2𝑢 + 1 = (u − 1)² ∫ 𝑑𝑦 𝑦 = − ∫ 𝑢(𝑢 − 1)²𝑑𝑢 𝑙𝑛|𝑦| = 1 𝑢−1 − ln|𝑢 − 1| + 𝑐 → {𝑥 = 𝑢𝑦; 𝑢 = 𝑥 𝑦 𝑙𝑛|𝑦| = 1 ( 𝑥 𝑦 −1) − 𝑙𝑛| 𝑥 𝑦 − 1| + 𝑐 𝑙𝑛|𝑦| = 𝑦 𝑥−𝑦 − 𝑙𝑛 | 𝑥−𝑦 𝑦 | + 𝑐 𝑙𝑛|𝑦| = 𝑦 𝑥−𝑦 − 𝑙𝑛|𝑥 − 𝑦| + ln |𝑦| + 𝑐 𝑐 = 𝑙𝑛|𝑥 − 𝑦| − 𝑦 𝑥−𝑦 −𝑦 + (𝑥 − 𝑦). 𝑙𝑛|𝑥 − 𝑦| = 𝑐(𝑥 − 𝑦) IV. (5𝑥 + 4𝑦)𝑑𝑥 + (4𝑥 − 8𝑦³)𝑑𝑦 = 0 → {M=(5𝑥 + 4𝑦); N=(4𝑥 − 8𝑦³) 𝜕𝑀 𝜕𝑦 = 4 e 𝜕𝑁 𝜕𝑥 = 4 então é exata 𝑢(𝑥, 𝑦) = ∫𝑀(𝑥, 𝑦)𝑑𝑥 + 𝑘(𝑦) 𝑢(𝑥, 𝑦) = ∫(5𝑥 + 4𝑦)𝑑𝑥 + 𝑘(𝑦) 𝑢(𝑥, 𝑦) = 5𝑥2 2 + 4𝑥𝑦 + 𝑘(𝑦) 𝑁 = 𝑑𝑢 𝑑𝑦 → 4𝑥 − 8𝑦3 = 4𝑥 + 𝑘′(𝑦) 𝑘(𝑦) = ∫ 8𝑦3𝑑𝑦 𝑘(𝑦) = 2𝑦4 + 𝑐 𝑢(𝑥, 𝑦) = 5𝑥2 2 + 4𝑥𝑦 + 2𝑦4 + 𝑐 𝑢(𝑥, 𝑦) = 5𝑥²+8𝑥𝑦+4𝑦4+2𝑐1 2 −2𝑐1 = 5𝑥² + 8𝑥𝑦 + 4𝑦 4 → {𝑐 = −2𝑐1 5𝑥2 + 8𝑥𝑦 + 4𝑦4 = 𝑐 V. 𝑓(𝑥, 𝑦) = 𝑥² − 3𝑥𝑦 + 5𝑦² 𝑓(𝑡𝑥, 𝑡𝑦) = (𝑡𝑥)² − 3𝑡𝑥𝑡𝑦 + 5(𝑡𝑦)² 𝑓(𝑡𝑥, 𝑡𝑦) = 𝑡2𝑥2 − 3𝑡²𝑥𝑦 + 5𝑡²𝑦² 𝑓(𝑡𝑥, 𝑡𝑦) = 𝑡²(𝑥2 − 3𝑥𝑦 + 5𝑦2) 𝑓(𝑡𝑥, 𝑡𝑦) = 𝑡2. 𝑓(𝑥, 𝑦) É homogênea de grau 2. VIII. PVI: { 𝑑𝑄 𝑑𝑡 = (5. 106)(2 + 𝑠𝑒𝑛2𝑡) − (5. 106). 𝑄(𝑡) 107 ; 𝑄(0) = 0 a) 𝑞(𝑡) = 𝑄(𝑡) 106 𝑄 = 𝑞. 106 𝑑𝑞.106 𝑑𝑡 = (5. 106)(2 + 𝑠𝑒𝑛2𝑡) − (5. 106). 𝑞.106 107 𝑑𝑞 𝑑𝑡 = 10 + 5𝑠𝑒𝑛2𝑡 − 𝑞 2 b) ∫ 𝑑𝑞 𝑑𝑡 = − 1 2 ∫ 𝑑𝑡 ln|𝑞| = − 𝑡 2 + 𝑐 𝑞(𝑡) = 𝑒−0,5𝑡. 𝑘 𝑞′(𝑡) = −0,5𝑡. 𝑒−0,5𝑡. 𝑘 + 𝑘′. 𝑒−0,5𝑡 = 10 + 5𝑠𝑒𝑛2𝑡 − 0,5𝑡. 𝑒−0,5𝑡. 𝑘 𝑘′ = 10+5𝑠𝑒𝑛2𝑡 𝑒−0,5𝑡 𝑘′ = (10 + 5𝑠𝑒𝑛2𝑡). 𝑒0,5𝑡 𝑘 = ∫ 10𝑒0,5𝑡𝑑𝑡 + ∫ 5𝑠𝑒𝑛2𝑡. 𝑒0,5𝑡𝑑𝑡 𝑘 = 20𝑒0,5𝑡 − 40 17 𝑒0,5𝑡(𝑐𝑜𝑠2𝑡 − 0.25𝑠𝑒𝑛2𝑡) + 𝑐 → 𝑞(𝑡) = 20 − 40 17 (𝑐𝑜𝑠2𝑡 − 0.25𝑠𝑒𝑛2𝑡) + 𝑐𝑒−0,5𝑡 𝑞(𝑡) = 20 − 40 17 (𝑐𝑜𝑠2. (0) − 0.25𝑠𝑒𝑛2. (0)) + 𝑐𝑒−0,5.(0) 𝑐 = −20 + 40 17 𝑐 = − 300 17 𝑞(𝑡) = 20 − 40 17 (𝑐𝑜𝑠2𝑡 − 0.25𝑠𝑒𝑛2𝑡) + − 300 17 𝑒−0,5𝑡
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