EQUAÇÕES DIFERENCIAIS LINEARES SEGUNDA ORDEM

Documentos relacionados
Aula: Equações diferenciais lineares de ordem superior

Curso: Engenharia Ambiental. Disciplina: Equações Diferenciais Ordinárias. Professora: Dr a. Camila N. Boeri Di Domenico NOTAS DE AULA 2

EDO III. por Abílio Lemos. 07, 09 e 14 de novembro de Universidade Federal de Viçosa. Departamento de Matemática UFV. Aulas de MAT

EDO Linear de 2a. Ordem com Coecientes Constantes Homogênea

EDO I. por Abílio Lemos. 16 e 18 de outubro de Universidade Federal de Viçosa. Departamento de Matemática UFV. Aulas de MAT

Métodos Matemáticos 2012/2 Notas de Aula Equações Diferencias IV Equações Diferencias Lineares de Segunda Ordem. 22 de outubro de 2012

Espaços Vetoriais II

CÁLCULO III - MAT Encontre as soluções das seguintes equações com condições iniciais:

d [xy] = x cos x. dx y = sin x + cos x + C, x

depende apenas da variável y então a função ṽ(y) = e R R(y) dy

Equações Diferenciais de Segunda Ordem. Copyright Cengage Learning. Todos os direitos reservados.

Equações Ordinarias 1ªOrdem - Lineares

Sistemas de Equações Diferenciais Lineares

Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia. Cálculo III. Campus de Belém Curso de Engenharia Mecânica

Equações Diferenciais Noções Básicas

Instituto Tecnológico de Aeronáutica / Departamento de Matemática / 2 o Fund / a LISTA DE MAT-32

1 a Lista de Exercícios MAT 3211 Álgebra Linear Prof. Vyacheslav Futorny

Equações Diferenciais Noções Básicas

Introdução às Equações Diferenciais e Ordinárias

Equações Diferenciais Ordinárias de Ordem Superior a Um

Exercícios Complementares 6.3

UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA UM ESTUDO SOBRE SISTEMA DE EQUAÇÕES DIFERENCIAIS LINEARES ORDINÁRIAS NAELSON DA SILVA SOUSA

d [xy] = x arcsin x. dx + 4x

3 A Reta Tangente Definição: Seja y = f(x) uma curva definida no intervalo. curva y = f(x). A reta secante s é a reta que passa pelos pontos

Instituto de Matemática - IM/UFRJ Cálculo I - MAC118 1 a Prova - Gabarito - 13/10/2016

Modelagem Computacional. Parte 8 2

Diferenciais em Série de Potências

Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Universidade de São Paulo. Módulo I: Cálculo Diferencial e Integral Funções de Duas ou Mais Variáveis

Matemática I. Licenciatura em Economia. 1 Álgebra Linear. 1 o semestre 2012/13. Vectores e Matrizes Sejam 3 A = Determinar as matrizes:

y (n) (x) = dn y dx n(x) y (0) (x) = y(x).

3 Equacões de Bernoulli e Riccati Equação de Bernoulli Equação de Riccati Exercícios... 24

CM005 Algebra Linear Lista 1

AT3-1 - Unidade 3. Derivadas e Aplicações 1. Cálculo Diferencial e Integral. UAB - UFSCar. Bacharelado em Sistemas de Informação

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia IV

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS. Apresente e justifique todos os cálculos

7 Equações Diferenciais. 7.1 Classificação As equações são classificadas de acordo como tipo, a ordem e a linearidade.

Gabarito da Prova Final Unificada de Cálculo IV Dezembro de 2010

Universidade Federal de Viçosa Centro de Ciências Exatas Departamento de Matemática

Aula 5 Equação Diferencial de Segunda Ordem Linear e Coeficientes constantes:

Álgebra Linear AL. Luiza Amalia Pinto Cantão. Depto. de Engenharia Ambiental Universidade Estadual Paulista UNESP

FUNÇÕES DE VARIÁVEL ALEATÓRIA

8.1-Equação Linear e Homogênea de Coeficientes Constantes

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS AULA TEÓRICA DE ABRIL DE Se y representa a posição de um corpo, o seu movimento é dado por

12 AULA. ciáveis LIVRO. META Estudar derivadas de funções de duas variáveis a valores reais.

Matemática 2. Teste Final. Atenção: Esta prova deve ser entregue ao fim de 1 Hora. Deve justificar detalhadamente todas as suas respostas.

Conteúdo. 3 Transformada de Laplace Aplicações em equações diferenciais de primeira ordem... 34

MAT2457 ÁLGEBRA LINEAR PARA ENGENHARIA I 3 a Prova - 1 o semestre de (a) 3; (b) 2; (c) 0; (d) 1; (e) 2.

(d) f (x) = ln (x + 1) (e) f (x) = sinh (ax), a R. (f) f(x) = sin(3x)

Revisão : máximo, minimo em dimensão 1

Equações Diferenciais Ordinárias: uma abordagem computacional utilizando o software wxmaxima

Apostila Cálculo Diferencial e Integral I: Integral

Complementos de Análise Matemática

Tópico 4. Derivadas (Parte 1)

Respostas sem justificativas não serão aceitas. Além disso, não é permitido o uso de aparelhos eletrônicos. x x = lim.

Aula 22 Derivadas Parciais - Diferencial - Matriz Jacobiana

A Derivada. Derivadas Aula 16. Alexandre Nolasco de Carvalho Universidade de São Paulo São Carlos SP, Brazil

Exercício: Identifique e faça um esboço do conjunto solução da. 3x xy + y 2 + 2x 2 3y = 0

CÁLCULO I Prof. Marcos Diniz Prof. André Almeida Prof. Edilson Neri Júnior

MAT 121 : Cálculo II. Aula 27 e 28, Segunda 03/11/2014. Sylvain Bonnot (IME-USP)

Interbits SuperPro Web

1 A Equação Fundamental Áreas Primeiras definições Uma questão importante... 7

ESPAÇO VETORIAL REAL. b) Em relação à multiplicação: (ab) v = a(bv) (a + b) v = av + bv a (u + v ) = au + av 1u = u, para u, v V e a, b R

Álgebra Linear

CAPÍTULO 13 (G F )(X) = X, X A (F G)(Y ) = Y, Y B. F G = I da e G F = I db,

Derivadas Parciais. Copyright Cengage Learning. Todos os direitos reservados.

Álgebra Linear e Geometria Anaĺıtica. Espaços Vetoriais Reais

ANÁLISE COMPLEXA E EQUAÇÕES DIFERENCIAIS AULA TEÓRICA DE NOVEMBRO DE dt + a 0(t)y = 0

FFCLRP-USP Regra de L Hospital e Lista - CALCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL I

Equações Diferenciais: Um Curso para Engenharias, Física, Matemática e Química

Exercício 1 Dê o valor, caso exista, que a função deveria assumir no ponto dado para. em p = 9

PROGRAMA ÁLGEBRA LINEAR, MEEC (AL-10) Aula teórica 32

Seção 10: Redução de ordem de EDOLH s de 2 a ordem se for conhecida uma solução não trivial

DERIVADAS PARCIAIS. y = lim

Seção 9: EDO s lineares de 2 a ordem

Campos de Vetores sem Curvas Algébricas Tangentes

2 ō Semestre 2015/2016

ÁLGEBRA LINEAR I - MAT0032

Equações Diferenciais Ordinárias

EQUAÇÕES DIFERENCIAIS ORDINÁRIAS - Lista I

Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Universidade de São Paulo

CÁLCULO II - MAT Em cada um dos seguintes campos vetoriais, aplicar o resultado do exercício 3 para mostrar que f

Equações Diferenciais

ORDINÁRIAS. Víctor Arturo Martínez León

UNIVERSIDADE PARANAENSE - UNIPAR: 2004 Disciplina: Cálculo Diferencial e Integral

TEMPO DE PROVA: 2h30. 1 se 0 x < 1, 0 se 1 x 2. f(x) =

Taxa de variação e reta tangente A reta tangente ao gráfico de y = f (x) em P(x 0, y 0 ) é dada por

MAT Álgebra Linear para Engenharia II - Poli 2 ō semestre de ā Lista de Exercícios

( x)(x 2 ) n = 1 x 2 = x

Cálculo II. Derivadas Parciais

Edo s de Segunda Ordem

Questão 1: (2.0 pontos) (a) (1.0 ponto) Obtenha os cinco primeiros termos da série de Taylor da função f(x) = cos x em.

(x 1, y 1 ) (x 2, y 2 ) = (x 1 x 2, y 1 y 2 ); e α (x, y) = (x α, y α ), α R.

Universidade Estadual de Montes Claros Departamento de Ciências Exatas Curso de Licenciatura em Matemática. Notas de Aulas de

Equações Diferenciais com Derivadas Parciais

MAT Aula 12/ 23/04/2014. Sylvain Bonnot (IME-USP)

MÉTODOS MATEMÁTICOS. Prof. Dr. Paulo H. D. Santos.

Cálculo Diferencial e Integral 2: Aproximações Lineares. Regra da Cadeia.

Cálculo Diferencial e Integral C. Me. Aline Brum Seibel

Transcrição:

EQUAÇÕES DIFERENCIAIS LINEARES SEGUNDA ORDEM 02/04/2014 Prof. Geraldine

Revisão de Álgebra Linear Definição de conjunto Linearmente Independente Dizemos que as funções f ( x), f ( x) são LI, em um 1 2 intervalo I, se a única solução da equação é c1 c2 c f ( x) c f ( x) 0 (1) 1 1 2 2

Revisão de Álgebra Linear Se o conjunto f1( x), f2( x) c1 f1( x) c2 f2( x) 0 (1) admite uma solução não trivial. é LD então a equação Suponha c2 c1 0, então f1( x) f2( x) c 1

Exemplo: Verifique se as funções abaixo são LI x f1( x) x 5 f2( x) x 5x f3( x) x 1 2 f4( x) x

Exemplo As funções abaixo são LI em (, ) : g( x) x

Wronskiano Teorema do critério da Independência Linear de Funções: Suponha que f 1 (x),..., f n (x) sejam diferenciáveis pelo menos n-1 vezes. Se o determinante for diferente de zero em pelo menos um ponto do intervalo I, então as funções f 1 (x),..., f n (x) serão LI no intervalo. O determinante é denominado Wronskiano das funções.

COROLÁRIO: Se f 1 (x),..., f n (x) possuem pelo menos n-1 derivadas e são LD em I, então para todo x no intervalo W (f 1 (x),..., f n (x)) = 0 Exemplo: Calcule W (f 1 (x),..., f n (x)) das y 1 = e x, y 2 = e 2x e y 3 = e 3x Observe que as funções acima são soluções da equação

Exemplo: Calcule W (f 1 (x),..., f n (x)) das funções y 1 = e x, y 2 = xe x e y 3 = x 2 e x

EDO Linear de segunda ordem Formato Geral: (I) Exemplos: Se B = 0 em (I) então a equação é chamada linear homogênea: (II)

Problema de valor inicial 2 1 ( ) d y dy A x A ( x) A ( x) y g( x) 2 2 1 0 dx dx y( x ) y, y '( x ) y ' Condições iniciais 0 0 0 0 Uma solução para a equação acima é uma função que satisfaça a equação e que passa pelo ponto com inclinação igual a ( x, y ) y ' 0 0 0

Teorema: Existência de uma única solução Sejam A ( x), A ( x), A ( x) e g( x) 2 1 0 contínuas em um intervalo I com A ( x ) 0 para todo x neste intervalo. n Se x x 0 é algum ponto deste intervalo, então existe uma única solução y(x) para o problema de valor inicial (1) neste intervalo.

Problema de Valor de Contorno 2 1 ( ) d y dy A x A ( x) A ( x) y g( x) 2 2 1 0 dx dx y( a) y, y( b) y Condições iniciais 0 1 Uma solução para a equação acima é uma função que satisfaça a equação em um intervalo contendo a e b e que passa pelos pontos (, ) e ( by, ) ay0 1

Exemplo: Uma família a dois parâmetros de soluções para a equação diferencial y'' 16y 0 é y C cos(4 x) C sen(4 x) 1 2 Suponha agora que queiramos determinar aquela solução para a equação que também satisfaça as condições de contorno y 0 0 e y 2 0 Observar as soluções no geogebra

Teorema: Princípio da superposição Seja y 1, y 2,...,yn um conjunto LI de soluções da equação diferencial linear homogênea (EDLH) de ordem n em um intervalo I. Então a solução geral da equação em I é y = c 1 y 1 + c 2 y 2 +...+c n y n onde c i são constantes arbitrárias.

Exemplo 1: Verifique se y 1 = e 3x e y 2 = e -3x são soluções da EDLH y 9y 0 em (-, ).

Exemplo 2: Mostre que y 1 = e x,y 2 = e 2x e y 3 = e 3x são soluções da EDLH de terceira ordem y -6y +11y -6y =0 Escreva uma outra solução.

Conjunto Fundamental de soluções Definição: Qualquer conjunto y 1, y 2,...,y n de n soluções LI para a EDLH de n-ésima ordem em um intervalo I é chamado de Conjunto Fundamental de Soluções no intervalo.

Teorema y 1, y 2,...,yn Sejam n soluções LI da EDLH de ordem n em um intervalo I. Então, a solução geral para a EDO é y = c 1 y 1 + c 2 y 2 +...+c n y n onde c i são constantes arbitrárias.

Exemplo: A equação de segunda ordem y -9y=0 possui duas soluções y 1 =e 3x e y 2 =e -3x.

Como encontrar a solução de uma EDLH? Uma segunda solução por redução de ordem: Obs.: Se y 1 e y 2 são soluções LI então y 2 /y 1 não será constante. Exemplo 1: y 1 =e x é uma solução de y -y = 0 em (-, ), reduza a ordem para encontrar uma segunda solução y 2.

Caso Geral- Encontre uma solução da EDLH a partir de uma solução dada. a y'' a y' a y 0 2 1 0 1 a Forma padrão: y +P(x)y + Q(x)y = 0 (2) 2 P(x) e Q(x) são contínuas em I Dada uma solução y 1 (x) 0 em I Definimos y = u(x)y 1 (x)

Exemplo: A função y 1 = x 2 é uma solução de x 2 y - 3xy + 4y = 0 Ache a solução geral da equação diferencial no intervalo (0, ).

EDH com coeficientes constantes Ordem 2 Forma: ay + by +cy = 0 (1) Todas as soluções para (1) são funções exponenciais ou construídas a partir delas. Vamos tentar uma solução da forma y = e mx

Exercícios 4.3 Encontre a solução geral para a equação diferencial: Pg 180

EDNaoH com coeficientes constantes Método dos coeficientes indeterminados (i) encontrar a função complementar y c ; (ii) encontrar uma solução particular y p. Solução geral: y = y c + y p

Método dos coeficientes indeterminados Ordem 2 ay + by +cy = g(x) onde g( x) cons tan te fução polinomial ax e sen x cos x