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Os problemas de Sturm-Liouville são uma classe de equações diferenciais ordinárias que expressam problemas de autovalor. Essas equações descrevem fenômenos como a vibração de uma corda ou o comportamento de uma membrana e são um exemplo de como os autovalores e autofunções aparecem naturalmente em problemas físicos. Considere o problema de Sturm-Liouville descrito pela equação diferencial ordinária y′′+2λy=0, com condições de contorno y(0)=y(π)=0. Este problema representa os modos de vibração naturais de uma corda fixa nas extremidades. Qual das seguintes afirmações é verdadeira com relação a este problema? Escolha uma: a. A equação diferencial ordinária é uma EDO não homogênea com coeficientes constantes. b. Os autovalores são dados por lambda subscript n equals n squared over 2, para n=1,2,3,… c. A forma da vibração não muda com diferentes autovalores. d. As autofunções associadas são dadas poryn(x)=cos(nx). e. Os autovalores são dados por λn=n, para n = 1 , 2 , 3 , …
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Andreia Morais

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Respostas

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Vamos analisar cada uma das alternativas em relação ao problema de Sturm-Liouville descrito: a. A equação diferencial ordinária é uma EDO não homogênea com coeficientes constantes. Falsa. A equação dada é homogênea (não possui termos independentes) e tem coeficientes constantes. b. Os autovalores são dados por λₙ = n²/2, para n = 1, 2, 3,… Falsa. Os autovalores para este tipo de problema são dados por λₙ = n², não n²/2. c. A forma da vibração não muda com diferentes autovalores. Falsa. A forma da vibração muda com diferentes autovalores, pois cada autovalor corresponde a um modo de vibração diferente. d. As autofunções associadas são dadas por yₙ(x) = cos(nx). Falsa. As autofunções para este problema são dadas por yₙ(x) = sin(nx), já que as condições de contorno são y(0) = 0 e y(π) = 0. e. Os autovalores são dados por λₙ = n, para n = 1, 2, 3,… Falsa. Os autovalores são dados por λₙ = n², não n. Após analisar todas as alternativas, podemos concluir que todas estão incorretas. No entanto, a alternativa que mais se aproxima da verdade em relação ao problema de Sturm-Liouville é a que menciona os autovalores, mas a formulação correta seria λₙ = n². Portanto, não há uma alternativa correta entre as apresentadas. Você pode precisar revisar as opções ou verificar se há um erro na formulação das alternativas.

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