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Uma equação diferencial ordinária do tipo M(x,y)dx + N(x,y)dy=0 é equivalente a M(x, y) + N(x, y)y’ = 0, pois y’ = dy/dx, ou seja, uma equação diferencial ordinária é exata se pode ser escrita como M(x, y) + N(x, y)y’ = 0, e teremos que M/dy = N/dx.
Considere a situação problema a seguir: Um grupo de cientistas que estavam estudando o efeito de um certo gene em pessoas com câncer chegou na seguinte equação, que descreve o comportamento do gene aliado ao fato de as pessoas fumarem: 2xydx + (x2 -1)dy = 0 Considerando o texto apresentado e o conteúdo estudado sobre equações diferenciais exatas, calcule, com base na equação acima, a relação entre as variáveis x e y: Avalie as afirmativas a seguir e selecione a alternativa com a relação correta.
A A relação entre x e y é x2y2 – y = c
B A relação entre x e y é 2xy – y = c
C A relação entre x e y é x2y – y = c
D A relação entre x e y é y2 + 2x = c
E A relação entre x e y é 2xy2 + x = c
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Estudo Através de Questões

há 5 dias

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há 5 dias

Para resolver a equação diferencial dada \(2xy \, dx + (x^2 - 1) \, dy = 0\), precisamos verificar se ela é exata. Para isso, identificamos \(M(x, y) = 2xy\) e \(N(x, y) = x^2 - 1\). Agora, calculamos as derivadas parciais: - \(\frac{\partial M}{\partial y} = 2x\) - \(\frac{\partial N}{\partial x} = 2x\) Como \(\frac{\partial M}{\partial y} = \frac{\partial N}{\partial x}\), a equação é exata. Para encontrar a relação entre \(x\) e \(y\), integramos \(M\) em relação a \(x\) e \(N\) em relação a \(y\): 1. Integração de \(M\): \[ \int 2xy \, dx = x^2y + h(y) \] onde \(h(y)\) é uma função de \(y\). 2. Agora, derivamos \(x^2y + h(y)\) em relação a \(y\) e igualamos a \(N\): \[ \frac{\partial}{\partial y}(x^2y + h(y)) = x^2 + h'(y) = x^2 - 1 \] Portanto, \(h'(y) = -1\), o que implica que \(h(y) = -y + C\). Assim, a função potencial é: \[ F(x, y) = x^2y - y = C \] Portanto, a relação entre \(x\) e \(y\) é: \[ x^2y - y = c \] A alternativa correta é: C) A relação entre x e y é \(x^2y - y = c\).

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