Question
10. Encontre a solução em séries de potências da equação diferencial não homogênea em torno do ponto x_(0)=0 a) y''+xy=senx+cosx b) y''+senxy'=e^x
Solution
4.4
(178 Votos)
Hermínia
Elite · Tutor por 8 anos
Resposta
Para resolver essas equações diferenciais não homogêneas, podemos usar o método das séries de potências.a) Para a equação
, podemos assumir uma solução da forma
, onde
são os coeficientes da série de potências.Substituindo essa solução na equação diferencial, temos:
Agora, podemos igualar os coeficientes de mesma potência de
em ambos os lados da equação:Para
:
Para
:
Para
:
Para
:
E assim por diante.Resolvendo esse sistema de equações, encontramos os coeficientes
para
. Os coeficientes
e
podem ser encontrados usando as condições iniciais da solução.b) Para a equação
, podemos assumir uma solução da forma
, onde
são os coeficientes da série de potências.Substituindo essa solução na equação diferencial, temos:
Agora, podemos igualar os coeficientes de mesma potência de
em ambos os lados da equação:Para
:
Para
:
Para
:
Para
:
E assim por diante.Resolvendo esse sistema de equações, encontramos os coeficientes
para
. O coeficiente
pode ser encontrado usando as condições iniciais da solução.Lembre-se de verificar a convergência da série de potências encontrada para garantir que ela seja uma solução válida para a equação diferencial.