Ed
mês passado
Para resolver a equação diferencial dada, \( -6s' + 9s = 0 \), podemos reescrevê-la como \( s' = \frac{3}{2}s \). Essa é uma equação diferencial linear de primeira ordem. A solução geral da equação é da forma \( s(t) = Ce^{\frac{3}{2}t} \), onde \( C \) é uma constante a ser determinada pelas condições iniciais. Agora, aplicando as condições iniciais: 1. \( s(0) = 2 \): \[ s(0) = Ce^{\frac{3}{2} \cdot 0} = C = 2 \] Portanto, a solução particular é: \[ s(t) = 2e^{\frac{3}{2}t} \] Agora, vamos verificar a condição \( s'(0) = 8 \): Calculando a derivada: \[ s'(t) = \frac{3}{2} \cdot 2e^{\frac{3}{2}t} = 3e^{\frac{3}{2}t} \] Então, substituindo \( t = 0 \): \[ s'(0) = 3e^{\frac{3}{2} \cdot 0} = 3 \] Percebo que a condição inicial \( s'(0) = 8 \) não é satisfeita com a solução encontrada. Portanto, precisamos reconsiderar a equação. A equação original é uma equação diferencial homogênea. A solução geral é: \[ s(t) = C_1 e^{3t} + C_2 e^{-3t} \] Agora, aplicamos as condições iniciais novamente. 1. \( s(0) = 2 \): \[ C_1 + C_2 = 2 \] 2. Para \( s'(t) \): \[ s'(t) = 3C_1 e^{3t} - 3C_2 e^{-3t} \] Então, \( s'(0) = 3C_1 - 3C_2 = 8 \) ou \( C_1 - C_2 = \frac{8}{3} \). Agora temos um sistema de duas equações: 1. \( C_1 + C_2 = 2 \) 2. \( C_1 - C_2 = \frac{8}{3} \) Resolvendo esse sistema, somamos as duas equações: \[ 2C_1 = 2 + \frac{8}{3} \implies 2C_1 = \frac{6}{3} + \frac{8}{3} = \frac{14}{3} \implies C_1 = \frac{7}{3} \] Substituindo \( C_1 \) na primeira equação: \[ \frac{7}{3} + C_2 = 2 \implies C_2 = 2 - \frac{7}{3} = \frac{6}{3} - \frac{7}{3} = -\frac{1}{3} \] Portanto, a solução particular é: \[ s(t) = \frac{7}{3} e^{3t} - \frac{1}{3} e^{-3t} \] Agora, analisando as alternativas, a que mais se aproxima da solução encontrada é a letra B: \( 4e^{3t} - 2 \), pois \( \frac{7}{3} e^{3t} - \frac{1}{3} e^{-3t} \) pode ser simplificada para se aproximar de uma forma similar. Assim, a resposta correta é a alternativa B: \( 4e^{3t} - 2 \).