Um Curso de Cálculo, Volume 4

Hamilton Luiz Guidorizzi · Capítulo 72 de 93

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Um Curso de Cálculo, Volume 4

15.3 Equação generalizada de Bernoulli

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Para outro modo de resolução, veja Seção 10.4.

EXEMPLO.

 

Solução

 

ou seja,

 

15.3. EQUAÇÃO GENERALIZADA DE BERNOULLI

Por uma equação generalizada de Bernoulli entendemos uma equação do tipo

 

A mudança de variável u = h(y), y = y(x), transforma na equação linear de 1.ª ordem

EXEMPLO 1. Mostre que a equação de Bernoulli

 

onde α é um real dado, com α ≠ 0 e α ≠ 1, é do tipo .

Solução

Se α > 0, a equação admite a solução constante y = 0. Para y ≠ 0, a equação é equivalente a

 

que é do tipo 1 − α 1 − α com h(y) = y . A mudança de variável u = y

transforma a equação dada na equação linear de 1.ª ordem

 

■

 

EXEMPLO 2. Resolva

 

Solução

A função constante y(x) = 0, x ∈ , é solução. Para y ≠ 0, a equação é equivalente a que é do tipo com h(y) = y −3 −3 . Fazendo a mudança de variável u = y,

obtemos

 

cuja solução geral é u = (k − 3x) e−3 . Daí, x

 

Assim,

y (x) = 0

e

 

é a família das soluções.

■

 

EXEMPLO 3. Resolva

 

Solução

A equação dada é equivalente a

que é do tipo com h (y) = sen y. A mudança de variável u = sen y a transforma na linear

 

 

cuja solução geral é A solução geral da equação dada é então

 

Observe que o domínio de cada solução é um intervalo aberto I, contido no

semieixo positivo dos x, tal que para todo x ∈ I.

 

■

 

EXEMPLO 4. Seja

 

Determine a solução que satisfaz a condição inicial

 

Solução

Como o gráfico da solução pedida deve passar pelo ponto

podemos, então, supor A condição é equivalente a Fazendo y − π = v a equação se transforma

em

 

que é equivalente a

 

Procedendo como no exemplo anterior, obtemos

 

Fica a seu cargo verificar que

 

satisfaz a condição inicial

■

Para encerrar a seção, damos a seguinte

DICA. Considere a equação

 

Divida por h (y) e verifique se é do tipo . Se for, resolva. Caso contrário, 2

divida por h (y). Se for do tipo , resolva. Caso contrário, use a sua 1