Um fator integrante para a equação diferencial x 2 - 9 y ' + x - 3 y = x é μ x = ?

Passo 1

Oi, tudo bem? Vamos começar calculando esse fator integrante!

Primeiro vamos trocar y ' por d y d x :

x 2 - 9 y ' + x - 3 y = x  

x 2 - 9 d y d x + x - 3 y - x = 0

E multiplicar tudo por d x :

( x 2 - 9 ) d y + x y - 3 y - x d x = 0

Daí da nossa teoria temos:

N = x 2 - 9 ∴ ∂ N ∂ x = 2 x  

M = x y - 3 y - x   ∴ ∂ M ∂ y = x - 3

As derivadas mistas não são iguais, como a gente esperaria, então vamos achar nosso fator integrante.

E daí nossa função para ser expoente do fator integrante é:

h x = ∂ M ∂ y - ∂ N ∂ x N = x - 3 - 2 x x 2 - 9 = - x - 3 x 2 - 9 = - ( x + 3 ) ( x - 3 ) ( x + 3 ) = - 1 x - 3

Passo 2

E o fator integrante é:

μ x = e ∫ h ( x ) d x

Vou fazer a parte da integral separadamente:

∫ h ( x ) d x = - 1 ∫ d x x - 3 = - ln ⁡ x - 3 = ln ⁡ x - 3 - 1

E agora o nosso fator integrante é:

μ x = e ln ⁡ x - 3 - 1 = 1 x - 3

Pronto! Esse é nosso fator integrante!

Beleza?

Espero ter ajudado!

Resposta

1 x - 3

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