Enunciado
Cálculo - Boyce - Equações Diferenciais - Ed: 10º - Capítulo 5.4 - Ex. 37
37. Encontre γ, de modo que a solução do problema de valor inicial
permaneça limitada quando x → 0
Passo 1
Oii vamos começar mais uma solução. Essa função tem o seguinte formato
Beleza!!! O que faremos agora é supor que a solução do nosso problema é
E com isso substituir na nossa equação
Passo 2
Vamos jogar dentro da nossa equação e ver o resultado disso
A sagacidade está em perceber que nossa função está sendo multiplicada por , logo podemos ajustar os expoentes e deixar tudo com a seguinte cara
Logo ou nossa função e assim temos a solução trivial, ou temos a seguinte equação solução
Fazendo produtos notáveis podemos dizer que essa equação é
Passo 3
Nossa solução tem o seguinte formato
Vamos usar os dados que descobrimos ate agora
SHOW! Conseguimos encontrar a solução geral. Agora temos dados de contorno. Podemos descobrir as constantes do nosso sistema
Vamos usar o primeiro dado
Agora vamos precisar usar o segundo dado
Vamos manipular nosso sistema para que a solução da nossa equação fique em função de
Vamos substituir isso na função com
Vamos usar isso agora para descobrir
Então nossa solução geral é
Passo 4
O enunciado diz que quer que a solução permaneça limitada quando , ou seja, esse limite não pode explodir para infinito, assim temos que :
A parte vai explodir para infinito se , logo esse termo tem que morrer. E isso só vai acontecer se a constante que o multiplica for nula :
Terminamos por aqui. Te vejo na próxima resolução
: )