Nos exercícios 19 a 22 identifique as equações do tipo Bernoulli e resolva-as. [lembrando, tipo Bernoulli: y' + p(x)y = q(x)y^n , n constante real]

20 * x * y' - y / (2 * l * n * x) = y^2

Passo 1

Para descobrirmos se estamos tratando de uma equação de Bernoulli temos que antes manipular essa equação.

y ' - y 2 x l n x = 1 x y 2

Temos com certeza uma equação de Bernoulli. Vamos aplicar o método que já aprendemos.

Passo 2

Fazendo a mudança de variável u = y 1 - 2 = y - 1

d u d x = - 1 y 2 d y d x → d y d x = - y 2 d u d x

Vamos reescrever nossa EDO:

y ' - y 2 x l n x = 1 x y 2 → y - 2 y ' - y - 1 2 x l n x = 1 x

Substituindo na EDO:

- d u d x - u 2 x l n x = 1 x → d u d x + 1 2 x l n x u = - 1 x

u ' + 1 2 x l n x u = - 1 x

Agora basta resolvermos essa EDO linear de primeira ordem.

A x = 1 2 x l n x

B x = - 1 x

Passo 3

Calculando I x = e ∫ A x d x

∫ A x d x = ∫ 1 2 x l n x d x

Vamos fazer uma substituição simples para resolver essa integral. Chamando u = l n x → d u = 1 x d x :

∫ 1 2 x l n x d x → 1 2 ∫ 1 u d u = 1 2 ln ⁡ u

Lembrando que u = l n x

1 2 ln ⁡ u = 1 2 ln ⁡ ln ⁡ x

I x = e 1 2 ln ⁡ ln ⁡ x = l n ⁡ | x |

Passo 4

Calculando ∫ I x B x d x

∫ - ln ⁡ x x d x

Vamos usar uma substituição simples para resolver essa integral. Chamando u = ln ⁡ x → d u = 1 x d x

∫ - ln ⁡ x x d x → - ∫ u d u = - 2 3 u 3 2

Lembrando que u = l n ⁡ | x | :

∫ I x B x d x = - 2 3 ln ⁡ x 3

Passo 5

Vamos lembrar do formato da solução de uma EDO linear de primeira ordem.

u x = 1 I x ∫ I x ⋅ B x d x + c

A nossa solução vai ficar.

u x = 1 l n ⁡ | x | - 2 3 ln ⁡ x 3 + C

Agora basta voltarmos para a variável y :

u = y - 1 → y = 1 u

y x = 3 ln ⁡ x - 2 ln ⁡ x 3 + C

Resposta

20 .     y x = 3 l n x C - 2 ln ⁡ x 3

Exercícios Resolvidos de Equação de Bernoulli

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