Em uma equação diferencial dada por: Se o problema de contorno é dado por y(1) = 2, a função y que satisfaz a igualdade da equação diferencial é apresentada na alternativa:

Questão

Em uma equação diferencial dada por: Se o problema de contorno é dado por y(1) = 2, a função y que satisfaz a igualdade da equação diferencial é apresentada na alternativa:

Alternativas

A

y = e^{-1/2}.

B

y = e^{x^2}.

C

y = e^{(1+x^2)/2}.

D
Resposta certa

y = 2e^{(-1+x^2)/2}.

E

y = e^{x^2/2}.

Explicação

Temos a EDO separável:

dydx=x y.\frac{dy}{dx}=x\,y.

  1. Separando variáveis: 1y dy=x dx.\frac{1}{y}\,dy = x\,dx.

  2. Integrando ambos os lados: ∫1y dy=∫x dx  ⇒  ln⁡∣y∣=x22+C.\int \frac{1}{y}\,dy = \int x\,dx \;\Rightarrow\; \ln|y| = \frac{x^2}{2} + C.

  3. Exponenciando: ∣y∣=eC ex2/2.|y| = e^{C}\,e^{x^2/2}. Como eC>0e^{C}>0, podemos escrever a constante A=±eCA=\pm e^{C}, então: y=A ex2/2.y = A\,e^{x^2/2}.

  4. Aplicando a condição de contorno y(1)=2y(1)=2: 2=A e1/2⇒A=2e−1/2.2 = A\,e^{1/2} \Rightarrow A = 2e^{-1/2}.

  5. Substituindo AA na solução: y=2e−1/2 ex2/2=2e(−1+x2)/2.y = 2e^{-1/2}\,e^{x^2/2} = 2e^{(-1+x^2)/2}.

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