Enunciado

Nos problemas 13-18, encontre a solução geral para cada equação diferencial.

14. 2 y ' ' + 2 y ' + 3 y = 0

Passo 1

Então pessoal, para encontrarmos a solução das equações diferenciais dos problemas 13-18 é beeem tranquilo, pois todas as equações diferenciais são iguais a zero! Mas pera aí, o que isso significa? Isso significa que não precisamos calcular a solução particular do problema, que era JUSTAMENTE a parte mais complexa do trem!

Lembrem-se que a solução para esses problemas tem a seguinte cara:

y = y c + y p

Como não temos solução particular, então:

y = y c

E para calcularmos y c , que é a solução complementar do problema, é MUUITO tranquilo! Basta acharmos as raízes da equação característica fazendo as substituições: y = 1 ,   y ' = m ,   y ' ' = m 2 ,   y ' ' ' = m 3 ,   … e assim por diante!

Agora chega de papo, bora ver como que faz isso aí na prática!

Passo 2

Nossa equação diferencial é:

2 y ' ' + 2 y ' + 3 y = 0

Fazendo as substituições:

2 m 2 + 2 m + 3 = 0

Aplicando Bháskara, teremos:

m = - b ± b 2 - 4 a c 2 a

m = - 2 ± 4 - 4 . 2.3 2 . 2 = - 2 ± 2 - 5 4 = - 1 2 ± 5 2 i

O que nos dá:

m 1 = a + b i = - 1 2 + 5 2 i

m 2 = a - b i = - 1 2 - 5 2 i

Showww!

Passo 3

Como nossas raízes são complexas isso significa que nossa solução complementar terá o seguinte formato:

y c = e a x c 1 cos ⁡ b x + c 2 s e n   b x

Aqui vale ressaltar que a e b estão indicados no passo anterior. Logo:

y = e - 1 2 x c 1 cos ⁡ 5 2 x + c 2 s e n   5 2 x

E está aí nossa solução, galera! 😊

Resposta

y = e - 1 2 x c 1 cos ⁡ 5 2 x + c 2 s e n   5 2 x

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