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Leia o texto: Considerando os conteúdos do livro-base Matemática Avançada para Engenharia - Equações Diferenciais Elementares e Transformada de Laplace, use o Método de Euler, e a substituição y ′ = z , para resolver o seguinte problema de valor inicial de segunda ordem: y '' = 3 x y 2 - y ' - 3 com y ( 0 ) = 1 e y ′ ( 0 ) = − 2 , h = 0 , 2 e x ∈ [ 0 ; 0.6 ] e assinale a alternativa correta. Dados iniciais: x 0 = 0 , y 0 = 1 , y ´ 0 = − 2. A Para i = 1 temos que y 1 = 0 , 6 e z 1 = − 2 , 2 . B Para i = 1 temos que y 1 = y 0 + h y ′′ 0 C Para i = 1 temos que y 1 = 0 , 2 D Para i = 1 temos que y ′′ 1 = z ′′ 1 = 3 y 2 x 2 2 − 3 E Para i = 2 temos que y 2 = x 1 + h = 0 , 2
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EVANDRO

há 6 meses

Respostas

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há 6 meses

Para resolver o problema de valor inicial de segunda ordem usando o Método de Euler e a substituição \( y' = z \), precisamos seguir alguns passos. 1. Definindo as variáveis: - Temos \( y'' = 3xy^2 - y' - 3 \). - Com a substituição \( z = y' \), temos \( z' = y'' \). 2. Condições iniciais: - \( y(0) = 1 \) (ou seja, \( y_0 = 1 \)) - \( y'(0) = -2 \) (ou seja, \( z_0 = -2 \)) 3. Passo de Euler: - O passo \( h = 0,2 \). - Para \( i = 0 \), temos \( x_0 = 0 \), \( y_0 = 1 \), \( z_0 = -2 \). 4. Calculando \( y_1 \) e \( z_1 \): - Primeiro, precisamos calcular \( y' \) e \( z' \) no ponto \( x_0 \): \[ z' = 3x_0y_0^2 - z_0 - 3 = 3(0)(1^2) - (-2) - 3 = 2 - 3 = -1 \] - Agora, aplicamos o Método de Euler: \[ z_1 = z_0 + h \cdot z' = -2 + 0,2 \cdot (-1) = -2 - 0,2 = -2,2 \] \[ y_1 = y_0 + h \cdot z_0 = 1 + 0,2 \cdot (-2) = 1 - 0,4 = 0,6 \] Agora, analisando as alternativas: A) Para \( i = 1 \) temos que \( y_1 = 0,6 \) e \( z_1 = -2,2 \). (Correta) B) Para \( i = 1 \) temos que \( y_1 = y_0 + h y''_0 \) - isso não é a aplicação correta do Método de Euler. C) Para \( i = 1 \) temos que \( y_1 = 0,2 \) - isso está incorreto. D) Para \( i = 1 \) temos que \( y''_1 = z''_1 = 3y^2x^2 - 3 \) - isso não está correto. E) Para \( i = 2 \) temos que \( y_2 = x_1 + h = 0,2 \) - isso não é uma aplicação correta do método. Portanto, a alternativa correta é a A.

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