Enunciado
Cálculo - Boyce - Equações Diferenciais - Ed: 10º - Capítulo 7.8 - Ex. 10
Em cada um dos problemas de 7 a 10:
(a) Encontre a solução do problema de valor inicial dado.
(b) Desenhe a trajetória da solução no plano x1x2 e desenhe, também, o gráfico de x1 em função de t.
Passo 1
a)Para determinarmos a solução geral do sistema temos que encontrar os autovalores e autovetores associados.
Para isto utilizaremos a seguinte relação:
Em que os autovalores serão as raízes do .
Determinando os autovalores:
Tendo as raízes:
Vamos agora determinar o autovetor associado, colocando , temos:
Reduzindo o sistema para:
Para :
Para podermos calcular a segunda solução linear, teremos que generalizar um vetor próprio:
Temos que:
Assumindo , teremos:
Aplicando a segunda solução para autovalores repetidos:
Aplicando a formula da solução geral temos:
Logo a solução geral fica:
Aplicando as condições iniciais temos:
Ficamos com o seguinte sistema:
Tendo resultado como:
Portanto a solução específica é:
Passo 2
b) desenhando os gráficos temos:
Resposta
a)