Enunciado
Cálculo - Boyce - Equações Diferenciais - Ed: 10º - Capítulo 5.7 - Ex. 14
Pode-se mostrar que tem uma infinidade de zeros para . Em particular, os três primeiros zeros são aproximadamente iguais a (veja a Figura 5.7.1). Denote por , os zeros de ; segue que:
Verifique se satisfaz a equação diferencial.
Mostre que, portanto,
Essa propriedade importante de conhecida como propriedade de ortogonalidade, é útil na resolução de problemas de valores de contorno.
Sugestão: Escreva a equação diferencial para . Multiplique-a por e a subtraia de vezes a equação diferencial para . Depois integre de a
Passo 1
Temos a função:
Derivando:
Para verificar se (1) satisfaz a equação diferencial fornecida, substituímos (1) e (2) na equação e reorganizamos a equação de Bessel da ordem zero avaliada em :
Seguindo as etapas fornecidas no texto do problema e definindo , temos:
O que, desde.
Passo 2
Agora que obtemos a derivada, podemos isolar alguns termos para realizar a integração:
A integração (3) de 0 a 1 implica: