Enunciado
Cálculo - Boyce - Equações Diferenciais - Ed: 10º - Capítulo 5.5 - Ex. 15
Com referência ao Problema 14, use o método de redução de ordem para mostrar que a segunda solução da equação de Bessel de ordem zero contém um termo logarítmico. Sugestão: Se então
Encontre o primeiro termo na expansão em série de .
Passo 1
Depois de definir , diferenciamos duas vezes:
Substituindo essas expressões na equação de Bessel de ordem zero, obtemos:
Após reorganizar os termos, temos:
Como é uma solução da equação inicial, o coeficiente de na equação superior é zero, assim obtemos:
Se substituirmos , obtemos:
Separando as variáveis e resolvendo em torno de :
Então:
Integrando:
Multiplicando por exponencial para cortar a função :
Onde
Passo 2
Finalmente, nós podemos dizer que:
Integrando, teremos:
Quando escolhemos , temos:
Podemos encontrar a expansão em série de usando programas como Wolfram Alpha ou Desmos. O resultado será:
Então, teremos :