Enunciado
Cálculo - Boyce - Equações Diferenciais - Ed: 10º - Capítulo 4.3 - Ex. 22
Use o método dos aniquiladores para encontras a forma de uma solução particular para cada uma das equações nos problemas de 13 a 18. Não calcule os coeficientes.
Passo 1
(13) A equação diferencial dada nessa questão é
Podemos escrevê-la na forma de operador. Assim temos:
Precisamos encontrar agora, operadores que são capazes de aniquilar e .
Um aniquilador para é , pois
Um aniquilador para é , pois
Encontramos no exercício anterior na questão (a), que um aniquilar composto pelos dois aniquiladores, é capas de aniquilar ambas as parcelas simultaneamente. Assim
Passo 2
Agora, vamos aplicar o operador na equação diferencial
Aplicamos o operador nos dois dados da equação. Assim temos:
Como foi visto anteriormente, o lado direito da equação é zero. Assim temos:
Como os operadores lineares são comutativos e associativos, então:
Portanto, determina-se que é uma solução da equação homogênea encontrada acima. Temos que equação homogênea tem a solução é dada por
Mas, temos que são as soluções da equação homogênea
e, portanto, não podemos fazer parte da solução particular. Assim, ao eliminar termos duplicados por meio do ajuste
a solução particular da equação
é
Passo 3
(14) A equação diferencial dada nessa questão é
Podemos escrevê-la na forma de operador. Assim temos:
Precisamos encontrar agora, operadores que são capazes de aniquilar e .
Um aniquilador para é , pois
Um aniquilador para é , pois
Encontramos no exercício anterior na questão (a), que um aniquilar composto pelos dois aniquiladores, é capas de aniquilar ambas as parcelas simultaneamente. Assim
Passo 4
Agora, vamos aplicar o operador na equação diferencial
Aplicamos o operador nos dois dados da equação. Assim temos:
Como foi visto anteriormente, o lado direito da equação é zero. Assim temos:
Como os operadores lineares são comutativos e associativos, então:
Portanto, determina-se que é uma solução da equação homogênea encontrada acima. Temos que equação homogênea tem a solução é dada por
Mas, temos que são as soluções da equação homogênea
e, portanto, não podemos fazer parte da solução particular. Assim, ao eliminar termos duplicados por meio do ajuste
a solução particular da equação
é
Passo 5
(15) A equação diferencial dada nessa questão é
Podemos escrevê-la na forma de operador. Assim temos:
Precisamos encontrar agora, operadores que são capazes de aniquilar e .
Um aniquilador para é , pois
Um aniquilador para é , pois
Encontramos no exercício anterior na questão (a), que um aniquilar composto pelos dois aniquiladores, é capas de aniquilar ambas as parcelas simultaneamente. Assim
Passo 6
Agora, vamos aplicar o operador na equação diferencial
Aplicamos o operador nos dois dados da equação. Assim temos:
Como foi visto anteriormente, o lado direito da equação é zero. Assim temos:
Portanto, determina-se que é uma solução da equação homogênea encontrada acima. Temos que equação homogênea tem a solução é dada por
Mas, temos que são as soluções da equação homogênea
e, portanto, não podemos fazer parte da solução particular. Assim, ao eliminar termos duplicados por meio do ajuste
a solução particular da equação
é
Passo 7
(16) A equação diferencial dada nessa questão é
Podemos escrevê-la na forma de operador. Assim temos:
Precisamos encontrar agora, operadores que são capazes de aniquilar , e 4.
Um aniquilador para é , pois
Um aniquilador para é , pois
Um aniquilador para é , pois
Encontramos no exercício anterior na questão (a), que um aniquilar composto pelos dois aniquiladores, é capas de aniquilar ambas as parcelas simultaneamente. Assim
Passo 8
Agora, vamos aplicar o operador na equação diferencial
Aplicamos o operador nos dois dados da equação. Assim temos:
Como foi visto anteriormente, o lado direito da equação é zero. Assim temos:
Como os operadores lineares são comutativos e associativos, então:
Portanto, determina-se que é uma solução da equação homogênea encontrada acima. Temos que equação homogênea tem a solução é dada por
Mas, temos que , são as soluções da equação homogênea
e, portanto, não podemos fazer parte da solução particular. Assim, ao eliminar termos duplicados por meio do ajuste
a solução particular da equação
é
Passo 9
(17) A equação diferencial dada nessa questão é
Podemos escrevê-la na forma de operador. Assim temos:
Precisamos encontrar agora, operadores que são capazes de aniquilar e .
Um aniquilador para é , pois
Um aniquilador para é , pois
Encontramos no exercício anterior na questão (a), que um aniquilar composto pelos dois aniquiladores, é capas de aniquilar ambas as parcelas simultaneamente. Assim
Passo 10
Agora, vamos aplicar o operador na equação diferencial
Aplicamos o operador nos dois dados da equação. Assim temos:
Como foi visto anteriormente, o lado direito da equação é zero. Assim temos:
Como os operadores lineares são comutativos e associativos, então:
Portanto, determina-se que é uma solução da equação homogênea encontrada acima. Temos que equação homogênea tem a solução é dada por
Mas, temos que , são as soluções da equação homogênea
e, portanto, não podemos fazer parte da solução particular. Assim, ao eliminar termos duplicados por meio do ajuste
a solução particular da equação
é
Passo 11
(18) A equação diferencial dada nessa questão é
Podemos escrevê-la na forma de operador. Assim temos:
Precisamos encontrar agora, operadores que são capazes de aniquilar , e .
Um aniquilador para é , pois
Um aniquilador para é , pois
Um aniquilador para é , pois
Encontramos no exercício anterior na questão (a), que um aniquilar composto pelos dois aniquiladores, é capas de aniquilar ambas as parcelas simultaneamente. Assim
Passo 12
Agora, vamos aplicar o operador na equação diferencial
Aplicamos o operador nos dois dados da equação. Assim temos:
Como foi visto anteriormente, o lado direito da equação é zero. Assim temos:
Como os operadores lineares são comutativos e associativos, então:
Portanto, determina-se que é uma solução da equação homogênea encontrada acima. Temos que equação homogênea tem a solução é dada por
Mas, temos que , são as soluções da equação homogênea
e, portanto, não podemos fazer parte da solução particular. Assim, ao eliminar termos duplicados por meio do ajuste
a solução particular da equação
é