Enunciado

Nos problemas 11-40, verifique se a função dada é uma solução para a equação diferencial. ( c 1 e   c 2 são constantes).

y ' ' + y = tg ⁡ x ;       y = - cos ⁡ x ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x

Passo 1

E aí, tudo joia?

Bom, a gente quer saber se   y = - cos ⁡ x ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x   é solução da equação y ' ' + y = tg ⁡ x . Para saber isso, a gente tem que substituir os termos da equação e ver se temos uma igualdade verdadeira.

Já temos y , vamos descobrir quem é   y ' ' . Vamos derivar então! Vem comigo!

Passo 2

y = - cos ⁡ x ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x

Pra derivar isso, temos que usar regra do produto e regra da cadeia...

y ' = - cos ⁡ x ' ( ln ⁡ ( s e c   x + tg ⁡ x ) ) + cos ⁡ x ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x '

y ' = sen ⁡ x ( ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x ) + cos ⁡ x 1 s e c   x + tg ⁡ x s e c   x tg ⁡ x + s e c 2 x ⏟

y ' = sen ⁡ x ( ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x ) + cos ⁡ x s e c   x

y ' = sen ⁡ x ( ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x ) - 1

Derivando de novo, temos:

y ' ' =   cos ⁡ x ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x + tg ⁡ x

Passo 3

Vamos substituir na equação agora...

y ' ' + y = tg ⁡ x

cos ⁡ x ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x - tg ⁡ x - cos ⁡ x ln ⁡ s e c   x + tg ⁡ x = tg ⁡ x

tg ⁡ x = tg ⁡ x

Prontinho! Encontramos uma igualdade verdadeira, então a função é solução! 😉

Resposta

É solução.

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Determine um intervalo, no qual y 2 - 2 y = x 2 - x - 1 define uma solução para 2 y - 1 d y + 1 - 2 x d x = 0 .
Explique por que a equação diferencial d y d x 2 = 4 - y ² 4 - x ² ² ²não possui solução real em x2 ,y2 . Há outras regiões do plano x y em que a equação não possui solução?
Nos problemas 5-8, verifique que a função indicada é uma solução para a equação diferencial dada. y ' ' ' - 2 y ' ' - y ' + 2 y = 6 ;y = c 1 e x + c 2 e - x + c 3 e 2 x + 3
Nos problemas 9-16, determine, por inspeção, pelo menos uma solução para a equação diferencial dada. y ' = 2 x
Nos problemas 9-16, determine, por inspeção, pelo menos uma solução para a equação diferencial dada. y ' ' = - y