EQUAÇÕES DIFERENCIAIS 2021/2 image

Situações e Problemas

Técnicas de Integração

separação de variáveis

ex

Integração por substituição Trigonométrica image

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Integração por Partes image

Integração por Substituição

t é a variável independente e x é a variável dependente, a e k são os chamados de coeficientes.

Se uma equação envolve a derivada de uma variável com relação a outra, então a primeira é chamada variável dependente e a segunda de variável independente.

Integração por Frações Parciais image

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Classifiçação de Equações Diferenciais

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Variáveis

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Formula 1

Classificação

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Verificação de funções como solução de ED

II. Substitua cada derivada apresentada, sem alterar o valor
lógico da sentença.

y'=(dy/dx)

III. Realize as manipulações algébricas e verifique a igualdade,
bem caso afirmativo, verifica-se que é solução.

I. Analise a função dada e determine as derivadas apresentadas
na equação diferencial

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fator integrante

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Síntese

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∫ cos(5x).dx = ∫ cos(u).du/5


∫ cos(5x).dx = 1/5∫ cos(u).du

1.Escreva a equação diferencial na forma padrão.

2 identifique p(x) e calcule o fator integrante

∫ cos(5x).dx = 1/5.sen(u).

∫ cos(5x).dx = 1/5.sen(5x) + C.

: liate

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3 Multiplique a equação na forma padrão por I(x).

4 O lado esquerdo da equação obtida em (3) ´e a derivada do produto do fator integrante e a variável
dependente y

Separe as variáveis e integre ambos os lados da equação encontrada em (4) e isole y (variável dependente) quando possível.

EDO

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a classificação das equações diferenciais que envolvem funções de uma variável e suas derivadas são chamadas de ordinárias, já as que envolvem funções de muitas variáveis e suas derivadas são ditas parciais. A ordem da mais alta derivada que aparece na equação diferencial é a ordem da equação diferencial. Assim, as equações podem ser classificadas quanto ao tipo e a ordem.

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EDO

Aplicações

Crescimento e Decrescimento

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Resfriamento

Equação gerada pela proporcionalidade : image

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<=

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Para igualar multiplica-se por uma constante K : image

Para resolver uma equação diferencial usando separação de variáveis, nós devemos ser capazes de colocá-la na forma f(y)dy=g(x)dx em que f(x) é uma expressão que não contém x, e g(x) é uma expressão que não contém y.

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Transformada de La Place

EQUACOES DE CAUCHY EULER

3

Passo 1: A equação diferencial é transformada em uma equação algébrica, mediante ao cálculo de La Place.

Integrais Sucessivas

1 caso

2 caso

3 caso

1 caso

Equações lineares homogêneas

Passo 2: resolver a equação por meio de manipulações algébricas, obtendo-se uma solução.

raízes complexas conjugadas

raizes reais distintas

Passo 3: A solução é transformada na procurada da equação diferencial, utilizando-se a transformada inversa de Laplace.

raízes reais iguais

quando m1=m2, obtemos a solução

com a hipótese de que a equação auxiliar possui duas raízes distintas m1 e m2, encontramos a seguinte solução

de m1 e m2 sao complexas entao podemos escrever m= a+b, em que A e B > 0 sao reais e i^2=-1

EX.: image

Uma equação linear homogênea é uma equação que possui os termos independentes iguais a zero, por exemplo, 2x+5y-z = 0 é uma equação homogênea, portanto, podemos concluir que um sistema linear será considerado homogêneo se todas as suas equações tiverem os seus termos independentes iguais à zero.

Por Exemplo:
ay''+by'+cy=0

Procurar na tabela das transformadas de La place a equação para realizar a manipulação

1º caso

podemos considerar:
y= e^(mx)
y'= me^(mx)
y''+m²e^(mx)

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5

Exemplo

Equação do tipo y’’ = f(x). Nesse caso a solução é obtida mediante duas integrações
sucessivas.

2

4

Exemplo 1:

Encontre a solução geral da equação diferencial y’’ + e2x – cos x = 0

Regra 9

am²(e^(mx))+ bm(e^(mx))+c(e^(mx))=0
e^(mx)*( am²+bm+c)=0
e^mx=0


am²+bm+c=0 => tirar báskhara

2º caso

Equação do tipo y’’ = f(x, y’). Nesses casos, para encontrar a solução substitui-se y’ por
p na equação dada a fim de transformá-la numa equação de primeira ordem

Exemplo 2

Encontre a solução geral da equação diferencial x y’’+ y’ = 0 .

Encontre a solução geral da equação diferencial √𝒙 y’’ = y’ +5, sujeita as seguintes
condições iniciais: y’(0)=4 e y(0 )=9.

Substituir os valores de x em k para solucionar a equação manipulada.

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Inversa de LaPlace

Resposta

Regra 9

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Para resolver equações diferenciais sujeitas as condições iniciais, lembrar da tabela auxiliar:

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Resposta

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Propriamente o nome dito, deverá ser realizado a operação inversa a da transformada de LaPlace, onde também deverá ser consultado a tabela, identificando a regra para realizar a substituição.

Resposta

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condições resultantes das raízes obtidas:

Raízes reais distintas:

Raízes reais iguais:

Raízes conjugadas complexas:

Achar a regra na tabela e substituir os valores de k em x.

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Para resolver equações diferenciais sujeitas as condições iniciais, lembrar da tabela auxiliar:

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Consiste em aplicar LaPlace em toda a equação e após separar as variáveis até conseguir adequar nas regras da tabela, para aplicar a inversa de LaPlace.

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Passo 1: Aplicar LaPlace em cada variável da equação.

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Passo 2: Substituir as derivadas pelos valores da tabela auxiliar.

Passo 3: Adequar as equações deixando as variáveis em evidência.

Passo 4: Aplicar inversa de LaPlace no resultado da equação.

Passo 5: Substituir os valores encontrados nas regras da tabela.