Resolva os seguintes sistema de EDOs determinando a solução geral e, quando houver condições iniciais do PVI, a solução particular.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para resolver um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias (EDOs). A gente precisa encontrar a solução geral desse sistema e, se tiverem condições iniciais, também uma solução particular. Para resolver, vamos precisar usar conceitos de álgebra linear, como matrizes, autovalores e autovetores.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever o sistema de EDOs em forma matricial. Temos:
Isso pode ser escrito como
, onde:
Passo 3
Agora, para resolver o sistema, precisamos encontrar os autovalores da matriz
. Os autovalores
são soluções da equação característica:
Vamos calcular isso:
Simplificando:
Então, os autovalores são:
Passo 4
Com os autovalores encontrados, agora vamos achar os autovetores correspondentes a cada
.
Para
:
Resolvemos
:
Isso nos dá a equação
. Então, um autovetor é
.
Para
:
Resolvemos
:
Isso nos dá a equação
. Então, um autovetor é
.
Passo 5
Com os autovalores e autovetores, podemos escrever a solução geral do sistema. Cada solução terá a forma:
Substituindo os valores que encontramos:
Resposta
A solução geral do sistema é:
Onde
e
são constantes determinadas pelas condições iniciais, se houverem.
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Questão 4. Resolva os PVIs:
a.
a.
Questão 1. (Método da Redução de Ordem) Em cada um dos casos mostre que
é solução da equação diferencial e encontre uma segunda solução
linearmente independente da primeira:
a.
a.
Resolva os seguintes sistema de EDOs determinando a solução geral e, quando houver condições iniciais do PVI, a solução particular.
Resolva os seguintes sistema de EDOs determinando a solução geral e, quando houver condições iniciais do PVI, a solução particular.