Enunciado

Sejam x e x 2 soluções da equação diferencial P x y ″ + Q x y ' + R ( x ) y = 0 . Você pode dizer se o ponto x = 0 é um ponto ordinário ou um ponto singular? Prove sua resposta.

Passo 1

Assumimos que P ,   Q ,   R   são polinômios sem nenhum fator comum aos três.

Como y ( x ) = x é uma solução, podemos substituir os valores na EDO:

y x = x

y ' x = 1

y ' ' x = 0

Substituindo a EDO:

P x y ″ + Q x y ' + R x y = 0

P x . 0 + Q x . 1 + R ( x ) x = 0

Temos:

Q ( x ) + x R ( x ) = 0

ou

Q ( x ) = - x R ( x ) .

Como y ( x ) = x 2 é uma solução, temos:

y x = x 2

y ' x = 2 x

y ' ' x = 2

Substituindo na EDO:

P x y ″ + Q x y ' + R x y = 0

2 P x + Q x 2 x + R x x 2 = 0

Como R ( x ) é comum a todos, vemos que R ( x ) deve ser uma constante diferente de zero, e vemos a partir disso que x = 0 é um ponto singular.

Resposta

x = 0 é um ponto singular.

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