Enunciado
Cálculo - Boyce - Equações Diferenciais - Ed: 10º - Capítulo 4.4 - Ex. 13
Dado que são soluções da equação homogênea associada a:
Determine uma solução particular
Passo 1
Peguemos a equação ordinária dada no problema:
Primeiramente, repare que há um acompanhando o termo da nossa equação, porém isso nunca pode acontecer!!
Vamos então dividir tudo por
Agora sim, podemos trabalhar com nossa questão.
Passo 2
Como nos foi informado as três soluções da equação homogênea associada, podemos criar então nossa solução global para a homogênea associada, que por sua vez será:
Agora precisamos determinar, um solução particular para o problema.
Dicazinha:É possível montar a solução particular, apenas trocando as constantes da homogênea associada, por outros parâmetros, aqui escolhi .
Repare que agora, precisamos de descobrir os valores de
Para isso, necessitamos do sistema de matrizes genérico:
Porém pela regra de Cramer, esse sistema pode ser convertido para seguinte expressão:
Aqui g(x) é a função da equação ordinária depois da igualdade (Mas se atentem que essa equação, vai ser a que organizamos no passo 1!), correspondendo então, ao seguinte valor:
Calma que eu já te explico, vem comigo!
Passo 3
Vamos calcular primeiramente o determinante de W(x)
Lembram da nossa solução particular? De lá temos:
Bora lá então e vamos inserir tudo isso na primeira linha, para derivarmos na sequência! . Isso porque temos 3 termos, n=3 e sempre diminuímos uma unidade desse valor, o que resulta em 2, assim precisaremos ir até a derivada de segunda ordem.
Agora precisamos descobrir o determinante de :
Repare que a única diferença para o cálculo de cada um desses determinantes, foi a posição da coluna (0,0,1).
Já que possuímos tudo que precisamos, vamos encontrar
Passo 4
Vamos resolver a integral de , , encontrando assim: .
Passo 5
Chegamos ao último passo! Agora podemos escrever a nossa solução particular, trocando , pelos respectivos valores encontrados no passo anterior. Assim teremos: