Supondo que , calcule os quatro primeiros termos da solução na origem da equação:
Passo 1
A equação é equivalente à equação:
Sabendo que dada uma EDO do tipo:
Os pontos ordinários são os pontos nos quais as funções e são analíticas. Da equação acima, temos que a função é analítica em volta do ponto . Então, afirmamos que é um ponto ordinário da equação.
Passo 2
Verificado que é um ponto ordinário, temos que a solução em série da equação ao redor desse ponto é:
Para encontrar a relação de recorrência, precisamos também calcular tanto a primeira quanto a segunda derivada:
Vale lembrar, nesse caso, que:
Temos, então:
Substituindo as expressões acima na EDO fornecida no enunciado e reajustando os termos, temos:
Para chegar a uma única série, vamos trabalhar sobre essas séries realizando as seguintes medidas:
- Colocar as séries sobre a mesma potência .
- Colocá-las começando do mesmo ponto!
Passo 3
Vamos, agora, colocá-las sob a mesma potência!
Para a expressão do , iremos substituir , obtendo:
Já para a expressão do é substituído . Obtemos:
Assim, chegamos a seguinte expressão:
Passo 4
Antes de colocar as séries começando do mesmo ponto, vamos analisar os termos constantes (com ) em e o em :
Como a segunda expressão não tem um termo constante, obtem-se que .
Analisado os termos constantes, o próximo passo será alterar as séries para começar em um mesmo ponto:
Como :
Substituindo na equação encontrada, tem-se:
Com todas as séries começando sob o mesmo ponto, parte-se para a análise de todas as séries:
- Dos termos de x de primeira ordem ():
- Dos termos de x de segunda ordem ():
- Dos termos de x de terceira ordem ():
Para o termo à esquerda do sinal de igual, temos que ter . Para o primeiro termo à direita do sinal, o mesmo valor de n, enquanto, para o segundo termo, não há possibilidades de ter . Assim, temos:
Das séries da esquerda para a direita serão necessários os valores de , e , respectivamente. Logo:
De forma análoga ao raciocínio desenvolvido anteriormente, temos:
Logo,
Resposta
, , ,