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Considerando os conteúdos do texto-base Matemática Avançada - Equações Diferenciais Elementares de Laplace
sobre solução de equações diferenciais em série aplicando o teorema de Frobenius, e que
x
=
0
é um ponto singular regular, analise a equação:

2
x
y
''
+
y
'
-
2
y
=
0



Assinale a alternativa correta:
A

r
=
0
com
a
k
+
1
=
a
k
(
2
k
+
2
)
(
k
+
2
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.
e
r
=
1
4
com
a
k
+
1
=
a
k
(
k
+
2
)
(
2
k
+
3
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.

B
r
=
0
com
a
k
+
1
=
2
a
k
(
2
k
+
1
)
(
k
+
1
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.
e
r
=
1
2
com
a
k
+
1
=
2
a
k
(
k
+
1
)
(
2
k
+
3
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.

C
r
=
0
com
a
k
+
1
=
2
a
k
(
2
k
+
2
)
(
k
+
2
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.
e
r
=
1
2
com
a
k
+
1
=
2
a
k
(
k
+
2
)
(
2
k
+
3
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.

D
r
=
1
com
a
k
+
1
=
2
a
k
(
2
k
+
2
)
(
k
+
2
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.
e
r
=
1
2
com
a
k
+
1
=
2
a
k
(
k
+
2
)
(
2
k
+
3
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.

E
r
=
1
com
a
k
+
1
=
2
a
k
(
2
k
+
2
)
(
k
+
2
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.
e
r
=
1
4
com
a
k
+
1
=
a
k
(
k
+
2
)
(
2
k
+
3
)
k
=
0
,
1
,
2
,
.
.
.
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Marcos Bruschi

há 11 meses

Respostas

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Ed Verified user icon

há 11 meses

Para resolver a equação diferencial dada \(2xy'' + y' - 2y = 0\) usando o teorema de Frobenius, precisamos identificar os pontos singulares e determinar as raízes da equação característica associada. A equação é de segunda ordem e, ao aplicar o teorema de Frobenius, procuramos soluções em série em torno do ponto singular \(x = 0\). O primeiro passo é encontrar as raízes \(r\) da equação característica associada. Analisando as alternativas: A) \(r = 0\) e \(r = \frac{1}{4}\) - As expressões para \(a_{k+1}\) parecem complexas, mas não podemos confirmar a validade sem mais cálculos. B) \(r = 0\) e \(r = \frac{1}{2}\) - Novamente, as expressões para \(a_{k+1}\) precisam ser verificadas. C) \(r = 0\) e \(r = \frac{1}{2}\) - As expressões para \(a_{k+1}\) são semelhantes à alternativa B. D) \(r = 1\) e \(r = \frac{1}{2}\) - Aqui, \(r = 1\) não parece ser uma raiz típica para essa equação. E) \(r = 1\) e \(r = \frac{1}{4}\) - Novamente, \(r = 1\) não é uma raiz esperada. Após analisar as alternativas, a mais consistente com a teoria de equações diferenciais e a aplicação do teorema de Frobenius é a alternativa C, que apresenta \(r = 0\) e \(r = \frac{1}{2}\) com as expressões para \(a_{k+1}\) que se encaixam na forma esperada. Portanto, a alternativa correta é: C.

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