Um Curso de Cálculo, Volume 4

Hamilton Luiz Guidorizzi · Capítulo 44 de 93

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Um Curso de Cálculo, Volume 4

10.6 Equações do tipo y' = f (y/x)

Observação. Para mais aplicações práticas das equações diferenciais, veja na bibliografia o excelente livro de Bassanezi (1988).

 

10.6 EQUAÇÕES DO TIPO y′ = f(y/x)

Consideremos a equação

 

Veremos, a seguir, que, com a mudança de variável , u = u(x), a

equação se transformará em uma equação de variáveis separáveis. De fato, de segue y = xu. Derivando em relação a x obtemos

 

Substituindo na equação em resulta

 

que é uma equação de variáveis separáveis.

 

Reduzindo a equação y′ = f(y/x) a uma de variáveis separáveis

 

e, portanto, y = xu, u = u(x).

Derivando y = xu, em relação a x, vem Substituindo na

equação, resulta

 

que é uma equação de variáveis separáveis.

 

EXEMPLO. Resolva a equação

 

Solução

Dividindo o numerador e o denominador por x resulta

 

Fazendo a mudança de variável , ou deja, y = xu derivando em relação

a x resulta, como vimos anteriormente ; substituindo na

equação anterior, obtemos

 

Separando as variáveis, vem

 

Integrando,

Como para cada real k existe um único real k > 0, com k = 1 In k, e de 1 1

 

, a última equação pode ser colocada na forma

 

Ou seja, as soluções da equação proposta são dadas implicitamente pelas equações

 

Exercícios 10.6

 

1. Resolva as equações

 

2. Considere a equação . Verifique que a mudança de

variável , a transforma em e resolva. (Observe que a equação dada já é uma equação de Bernoulli, a mudança de variável apenas simplifica a resolução.)