Resolva os problemas de valor inicial nos Exercícios 49-52 para y como uma função de x .

raiz(x^2 - 9) * (dy/dx) = 1, x > 3, y = ln(3)

Passo 1

A primeira coisa que vamos fazer é passar tudo relacionado a x para um lado e o que não for pro outro.

∫ d y = ∫ d x x 2 - 9

Integrando o lado esquerdo:

y = ∫ d x x 2 - 9

Passo 2

Vamos agora fazer uma mudança de variável trigonométrica:

x = 3 sec ⁡ θ

Derivando dos dois lados:

d x = 3 sec ⁡ θ tan ⁡ θ d θ

Colocando na integral:

y = ∫ d x x 2 - 9 = ∫ 3 sec ⁡ θ tan ⁡ θ d θ 3 sec ⁡ θ 2 - 9 = ∫ 3 sec ⁡ θ tan ⁡ θ d θ 9 sec 2 ⁡ θ - 9

y = ∫ 3 sec ⁡ θ tan ⁡ θ d θ 9 sec 2 ⁡ θ - 1 = ∫ sec ⁡ θ tan ⁡ θ d θ sec 2 ⁡ θ - 1

Lembrando das relações trigonométricas:

tan 2 ⁡ θ = sec 2 ⁡ θ - 1

Substituindo na equação:

y = ∫ sec ⁡ θ tan ⁡ θ d θ tan 2 ⁡ θ = ∫ sec ⁡ θ tan ⁡ θ d θ tan ⁡ θ = ∫ sec ⁡ θ d θ

Passo 3

Vamos agora multiplicar em cima e embaixo por sec ⁡ θ + tan ⁡ θ :

y = ∫ sec ⁡ θ d θ ∙ sec ⁡ θ + tan ⁡ θ sec ⁡ θ + tan ⁡ θ = ∫ sec 2 ⁡ θ + sec ⁡ θ tan ⁡ θ sec ⁡ θ + tan ⁡ θ d θ

Agora, precisamos fazer mais uma mudança de variável:

w = sec ⁡ θ + tan ⁡ θ

Derivando dos dois lados:

d w = sec ⁡ θ tan ⁡ θ + sec 2 ⁡ θ d θ

Colocando na integral:

y = ∫ sec 2 ⁡ θ + sec ⁡ θ tan ⁡ θ sec ⁡ θ + tan ⁡ θ d θ = ∫ d w w

Calculando a integral:

y = ∫ d w w = ln ⁡ w + C

Passo 4

Revertendo para a variável original:

y = ln ⁡ w + C = ln ⁡ sec ⁡ θ + tan ⁡ θ + C = ln ⁡ sec ⁡ arcsec ⁡ x 3 + tan ⁡ arcsec ⁡ x 3 + C

y = ln ⁡ x 3 + x 3 2 - 1 + C = ln ⁡ x 3 + x 2 9 - 1 + C = ln ⁡ x 3 + x 2 - 9 3 + C

Depois vamos substituir o ponto dado na equação encontrada:

y 5 = ln ⁡ 3 = ln ⁡ 5 3 + 5 2 - 9 3 + C

C = ln ⁡ 3 - ln ⁡ 5 3 + 25 - 9 3

C = ln ⁡ 3 - ln ⁡ 5 3 + 16 3

C = ln ⁡ 3 - ln ⁡ 5 3 + 4 3 = ln ⁡ 3 - ln ⁡ 3 = 0

Prontinho!!!

Resposta

y = ln ⁡ x 3 + x 2 - 9 3

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados