20
dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 1 Aula I: Equações diferenciais de 1ª ordem, equações com variáveis separadas e separáveis. 1. Verifique se as seguintes funções são soluções das equações diferenciais dadas: 1.1. y y x 2 ; 2 5 x y 1.2. 2 2 y x y ; x y 1 1.3. 0 ) ( xdy dx y x ; x x c y 2 ) ( 2 2 1.4. 0 y y ; x e c y 1.5 0 y y ; x senx y cos 4 3 1.6 0 2 2 2 x w dt x d ; senwt c wt c x 2 1 cos ; ( w e c 1 são constantes arbitrárias). 1.7 0 ) ( 2 1 2 1 y y y ; x x e c e c y 2 1 2 1 2. Resolva as seguintes equações diferenciais: 2.1. 0 ) 1 ( dy x xydx 2.2. ctgydy x ydx sen tgx 2 2 cos 2.3. 0 ) ( ) ( 2 2 dy y x y dx x xy 2.4. 2 2 1 ) 1 ( y y xy x 2.5. 0 sec ) 1 ( 3 2 dy y e dy tgy e x x 2.6. 0 ) 1 ( ) 1 ( 3 2 3 2 y x y y x 2.7. ) cos( x y y 2.8. 1 2 4 y x y 3. Resolva os seguintes problemas de Cauchy:

CADERNO DE EXERCICIOS-2011

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Page 1: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 1

Aula I:

Equações diferenciais de 1ª ordem, equações com variáveis

separadas e separáveis.

1. Verifique se as seguintes funções são soluções das equações diferenciais dadas:

1.1. yyx 2 ; 25xy

1.2. 22 yxy ;

xy

1

1.3. 0)( xdydxyx ; x

xcy

2

)( 22

1.4. 0 yy ; xecy

1.5 0 yy ; xsenxy cos43

1.6 02

2

2

xwdt

xd; senwtcwtcx 21 cos ; ( wec1 são

constantes arbitrárias).

1.7 0)( 2121 yyy ; xx

ececy 21

21

2. Resolva as seguintes equações diferenciais:

2.1. 0)1( dyxxydx

2.2. ctgydyxydxsentgx 22 cos

2.3. 0)()( 22 dyyxydxxxy

2.4. 22 1)1( yyxyx

2.5. 0sec)1(3 2 dyyedytgye xx

2.6. 0)1()1( 3232 yxyyx

2.7. )cos( xyy

2.8. 124 yxy

3. Resolva os seguintes problemas de Cauchy:

Page 2: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 2

3.1. 0coscos senxdxyxdyseny ; 4

)0(

y

3.2. 2 yctgxy ; 0)3

(

y

3.3. )1()1( 22 yyx 1)0( y

3.4. 2yyyx

2

1)0( y

3.5. 2)128( yxy

2

1)0( y

3.6. 0ln yysenxy a) 1)2

(

y ; b) ey )2

(

3.7 . 01 yxey 1)1( y

Respostas: 2.1 1,)1( xexCy x; 2.2. xtgCyctg 22 ; 2.3.

22 1)1( xyC . 2.4 .0,)1)(1( 222 CCxyx 2.5.

.0,)1( 3 xeCtgy x 2.6 .

2

1ln

2

1ln

22C

xx

yy 2.7.

.)( Cxyxarctg 2.8. .2124ln2124 Cxyxyx 3.1.

.cos2cos yx 3.2 .cos42 xy 3.3. ).1()1( xyx 3.4. .1)1( yx

3.5. .42128 xtgdyx 3.6. a) 1y ; b) 2

xtg

ey . 3.7. xy

Aula II.

Equações Diferenciais homogéneas da 1ª ordem e redutíveis a estas;

Equações lineares da 1ª ordem e de Bernoulli.

1. Estabeleça a homogeniedade das seguintes funções:

1.1 yx

xxyyyxf

2

33),(

2

22

1.2 yxf , =32 yxy

Page 3: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 3

1.3 342

12),(

yx

yxyxf

1.4 x

yxyyxf

22

),(

2. Integrar as equações diferenciais:

2.1 yyx )1( ;

2.2 x

y

ex

yy ;

2.3 0)( 2 dyxydxyx ;

2.4 dxyxxdyydx 22 ;

2.5 ydydxyxx )ln(ln

2.6 0)2()33( 222 dyxyxdxxxyy

2.7 0cos)(

x

yyyxx

2.8 0)12()12( dyyxdxyx

3. Resolver as seguintes equações diferenciais:

3.1 2xy

x

y

dx

dy ; 1)( 2 Cxxy

3.2 yxyyx 24

3.3 0)()1( 3 dyxyxdxyy

3.4 1)( 2 yxctgyysen

3.5 0)2

1( 3 dyyxxydx

4. Encontre as soluções dos problemas de Cauchy:

4.1 yxyyxy 22; 1)1( y

4.2 02)3( 22 xydxdyxy ; 3)2( y

Page 4: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 4

4.3 )()(cos ydxxdyx

yysenxdyydx

x

yx

; 2)1( y

4.4

x

yyyx ln1 ; ey )1(

4.5 022 yxyyx ; 52

1

y

4.6 0)2ln( ydxdyyxx ; 1)2( y

4.7

x

yyyx lncos ; 11 y

4.8 )2(2 2222 xxyyyxxyy ; 1)1( y

Respostas: 2.1 x

cxy ln . 2.2 x

y

eCx

ln 2.3 y

x

cex 2.4

0;2

12 xC

xx

Cy . 2.5. .)1( Cyyex 2.6. .)( 32

yx

x

exyxC 2.7.

.ln Cxx

ysen 2.8. Cyxxyyx 22

. 4.1. )ln1( yxy .

4.2. )(275 223 xyy . 4.3 .2cos x

yxy 4.4.

xxey .4.7 .xy

4.8. xy .

Aula III

Equações Exactas. Factor integrante

Resolver as seguintes equações exactas

1. 0)2()2( 2323 dyyxydxxyx

2. 0)3()32( 232 dyyxdxyxx

3. 0)2( dyyxedxe yy

Page 5: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 5

4. 0)(2 22 dyyxxydx

5. dyyyxdxxyx )3()23( 2223

6. 0ln1 xdyxdxyx yy

7. 0)ln( 3 dyxyxydx

8. 0)3(2 22 dyxyxydx

9. dyyxydxyxx )1()1( 2222

10. 0)1()2(2 2 ctgydyxdxsenyx

Respostas: 1. Cyyxx 4224; 2. Cyyxx 332

; 3.

Cyxe y 2; 4. Cyyx 323 ; 5. Cyxyxx 3224 424183 ;

6. Cx y ; 7. Cyxy 4ln4 ; 8. 322 Cyyx ; 9.

Cyxyx 3223 )(236 ; 10. senyxCx )2(2)1( 2 .

Aula IV

Equações diferenciais de ordem superior;

Equações diferenciais redutíveis a equações de ordem inferior.

1. Resolver as seguintes Equações Diferenciais:

Exercícios: Respostas:

1.1 0)1( yey x ; 21 )( CexCy x

1.2 2xyyx ; 2

2

1

3

3

1CxCxy

1.3 32 )()( yyyy ; CyCxyCy ,ln 21

1.4 01)()1( 22 yyx ; 211

2

1 ln)1( CxCCxCy

Page 6: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 6

1.5 xsenctgxyy 32 ; 21

3 24

1

2

1

3

1CxsenxCxseny

1.6

x

yyyx ln ;

2

12

111)( CeCxCy

C

x

1.7 yayy ])(1[ 2 ; 0,ln)( 21

a

a

CysenaCxy

1.8 ;2)( 2 yeyy 2

21 )( CxCe y

1.9

x

yxsenyyx ; 211

22

1

2

1 )()1( CxCxCarctgxCyC

1.10 ctgxyy )1(2 ; 32

2

11 )21(2cos2 CxCxCxCy

1.11 0)()ln1()ln1( 2 yyyyy ; yCxCx ln)( 21

1.12 02)2()1( xyxyx ; 21 )1( CxeCy x

1.13 yxyy 2)(4

1; 211 )( CCxxCy

1.14 1)()( 22 yy ; 321 )( CxCxCseny

1.15 22 )(yyyyy ; CyCCy

y

Cx

,ln

12

11

1.16 yyyyy ln)()( 32 ; 2

2

1 ln CyyyCx

2. Achar as soluções que satisfaçam as condições iniciais indicadas

(problemas de Cauchy):

2.1

x

y

x

yy ln1 ,

2

1)1( y , 1)1( y ; 2

2

1xy

2.2

1)0()0(

1)( 2

yy

yyy ; xy

2.3 2)(2 yxyy , 2)2( y , 2

1)2( y ; )2(8)3( 5 xyx

2.4

1)1(,2)1(

)1()(2 2

yy

yyy xxy 1

Page 7: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 7

2.5

1)1()1(

ln2)ln1(

yy

xx

yyx

)1(2 2xy

2.6 2)(1 yyx , 1)1( y , 1)( 2 ey ; xe

e

xy ln

4

1

)1(2

1 2

2

2

2.7 0)(21 2

2

2

yyyey

yy y ; 12

1

ey , e

ey

2

1

2

2

1 yex

2.8 0)( 2 yyxyx , 2)2( y , 1)2( y ;

4ln2

2xy

2.9 ysenyyyy 2)(cos , 6

)1(

y , 2)1( y

2.10

4)1(,2)1(

)()1( 2

yy

yyxyx,

xxy

2ln2

Aula V

Equações diferenciais lineares homogéneas

Equações diferenciais lineares não- homogéneas. Método de

Lagrange

1. Investigue a dependência linear dos seguintes sistemas de funções:

a) 2,1, xxx b) xxxsenx cos,cos, c) xxx eee 32 ,,

d) 1, xx e) 32 ,, xxx f) xesenxee xxx cos,,

g) ,cos, 22 xxsen 1

Respostas: a) sim; b) não; c) não; d)não; e) não; f) não; g) sim.

2.Resolver as seguintes Equações Diferenciais lineares homogênias

Exercícios: Respostas :

2.1 065 yyy xx eCeCy 3

2

2

1

2.2 054 yyy )cos( 21

2 senxCxCey x

2.3 033 yyyy )( 2

321 xCxCCey x

Page 8: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 8

2.4 02 yyy IV xexCCxCCy )( 4321

2.5 08 yy )33cos( 32

2

1 xsenCxCeeCy xx

2.6 0 yyyy xx eCexCCy 321 )(

2.7 02 yyy IV senxxCCxxCCy )(cos)( 4321

2.8 096 yyy IVV xexCCxCxCCy 3

54

2

321 )(

2.9 034 yyy IV )3()3cos(cos 4321 xsenCxCsenxCxCy

2.10 04 yy IV xx esenxCxCesenxCxCy )cos()cos( 4321

3. Resolver as seguintes equações dadas, aplicando o Método de Lagrange:

3.1 x

eyyy

x

2 xx xeexxCxCy )ln.( 21

3.2 02 xctgyy 2

lncos2cos 21

xtgxsenxCxCy

3.3 1

x

x

e

eyy )1ln()1()( 21

xxx eeCexCy

3.4 senx

yy1

xxCsenxsenxCy cos)()ln( 21

3.5 )cos(2 xx eeyy )cos(21

xx eCeCy

3.6 x

x

xexeyyy

12 xx exxxCCexy )ln()1(

4

121

4. Encontrar as soluções dos seguintes problemas de Cauchy:

4.1

5

6)0(,

5

4)0(

132

yy

exyyy x

2

5

)1(5

4xey x

4.2

1)0()0(

cos

13

yy

xyy

xsenxtgxxy sec2

1)1(cos

2

3

4.3

3)0(,1)0(

196

2

3

yy

x

eyyy

x

xexxarctgxy 32 )1ln1(

Page 9: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 9

4.4

12

5)0(,

12

1)0(

23

yy

shxyyy

)6(12

1 xx xeey .

Aula VI

Método dos Coeficientes Indeterminados;

Equação de Euler.

1. Indique a forma das soluções particulares das seguintes equações não

homogéneas:

1.1 xeyyy 2643

1.2 xexyy 235

1.3 xyy 2cos9

1.4 xexsenyyy 2222

1.5 xsenexxxeyyy xx 22cos72 2

2.Resolver as equações dadas aplicando o método dos coeficientes

indeterminados:

Exercícios: Respostas :

2.1 xeyyy 22 x

x

x eeCeCy 221

2.2 xeyyy 432 xxx eeCeCy 43

215

1

2.3 senxyyy 67 )cos75(74

12

6

1 xsenxeCeCy xx

2.4 xxeyyy 62 xexxCCy )( 3

21

2.5 xx exeyyy 443 xxxx exxeeCeCy )61(36

1

5

1 44

21

2.6 xexxyy cos10052

Sol: x

x

exxsenxxeCCy

]cos)120()1810[(2

5

21

2.7 xseneyyy x 217452

Page 10: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 10

Sol: xxsenexsenCxCy x 2cos42)22cos1( 21

2.8 63 xyyy 23

212 3

2

3

2

3cos xx

xsenC

xCey

x

2.9

1)0()0(

4

yy

senxyy )2(

3

12cos xsensenxxy

2.10

3)0(,3)0(,0)0(

923 2

yyy

eyyy x

)()1( 2 xx eexy

3. Resolver as seguintes equações de Euler:

3.1 32 8xyyxyx 3

21 2)ln( xxCCxy

3.2 232 856 xxyyx 232

2

3

1 2ln xxxxCxCy

3.3 xxyyx ln623 )lnln3

2(

1 2

2

2

1 xxCx

xCy

3.4 )(ln22 xsenyyx )(ln3,0)cos(ln1,022

1 xsenxx

CxCy

3.5 32 )1(4)1(3)1( xyyxyx , 1)0()0( yy

Sol: 1ln)1(2)1( 23 xxxy

3.6 06)32(3)32( 3 yyxyx , 1)1(,0)1()1( yyy

Sol: 32322

132

2

3322 xxxxy

Aula VII

Sistemas de equações diferenciais;

Sistemas normais. Método de eliminação

1. Integrar os sistemas dados

1.1

zydx

dz

yzdx

dy

3

;

Page 11: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 11

Sol: xexCCy 2

21 )( , xexCCCz 2

212 )(

1.2

2

2

txdt

dy

eydt

dx t

;

Sol: 22

21 tteeCeCx ttt , teteCeCy ttt 2)1(21

1.3

02

cos5

yxdt

dy

tydt

dx

;

Sol: tsenteCeCx tt cos22

2

1 , tt eCtsenteCy 2

2

1 cos32

1.4

xzydx

dz

senxzydx

dy

cos24

2

Sol: senxxCCy 221 , xsenxxCCz cos23)12(2 21

1.5

tyxdt

dy

sentyxdt

dx

cos22

34

Sol: sentteCeCx tt 2cos3 2

21 , sentteCeCy tt 2cos22 2

21

1.6

teyxdt

dy

tyxdt

dx

22

0364

sendo 0)0( x , 1)0( y

Sol: 16810 32 teeex ttt , 10123820 32 teeey ttt

1.7

zyxdt

dz

zyxdt

dy

yxdt

dx

32

3

2

Page 12: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 12

Sol: tt esentCtCeCx 3

32

2

1 )cos( , ])(cos)[( 2332

3 sentCCtCCey t ,

])2(cos)2[( 3232

322

1 sentCCtCCeeeCz ttt

1.8

zyxdt

dz

zyxdt

dy

zyxdt

dx

sendo 1)0( x , 0)0()0( zy

Sol: ttt eeex 22

2

1

6

1

3

1 , ttt eeey 22

2

1

6

1

3

1 , tt eez 2

3

1

3

1

Aula VIII

Funções de variável complexa. Objecto e imagem de função.

Limites e continuidade

Derivação. Funções analíticas

1. Achar as imagens das curvas dadas pelas funções indicadas:

a) 2)(,0Re1Im: zzfwzzCzD

b) )1(

)()(,0Im0Re:

z

ziizfwzCzD

c)

iz

izzfwzizCzD )(,1Im1:

d) iz

izzfwzizCzD

1)(,0Re1:

2. Calcular os números dados, apresentando-os na forma algébrica:

a) 1arctan ; b) ii)3( ; c) )( iiLn

3. Estudar a continuidade das seguintes funções:

Page 13: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 13

a)

iz

izi

zz

iz

zfw

,1

,2

3

1,1

)(

2

3

* b)

izsei

izsezzzfw

23

2)(

2

c)

izse

zsei

zseizz

i

zfw

2

02

0)(

2

)(

d)

izi

izi

izizizz

izz

zfw

236

14

2,,23

)8()1(

)(

2

32

4. Verificar, se são analíticas as funções dadas:

a) zzf )( ; *b) senzzzf )( c) )Im()( 2 izzzf

d) 2)1()( izzf e)

2)()( izzzf

5. Provar que as funções ),( yxu representam partes reais e as ),( yxv partes imaginárias

de certas funções analíticas e obter essas funções de modo que sejam satisfeitas as

condições indicadas:

a) 0)0(,3)(2),( 22 fxyxyxu

b) 0)0(,cos2),( 22 fyshxyxyxu

c) 0)1(,arctanln),( 22 fx

yyyxxyxu

d) 0)0(,cos342),( fshyxyxyyxv

e) ifxyxyxyxv 2)1(0,2)ln(),( 22

f) ifxx

yxyxv 22ln)2(0,arctan),(

Page 14: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 14

Respostas: 1.a) semi-parábola 0,14

1 2 vvu ; c) semi-circunferência

1Re,21 ww . 2. a) Zkk ,4

; b) Zkisenek

,)]2(ln)2[cos(ln2

6

; c)

Znknik

,,22

2

. 3. a) Descontínua em iz ; c) Descontínua. 4.a)

Não ; c) Não; e) Não. 5. a) zzzf 32)( 2 ; c) chzzf )( ;

e) 0Re,)2(ln2)( zzizizf ; f) 0Re,ln)( zzizzf

Aula IX

Integrais de contorno

1. Calcule os integrais dados, seguindo os contornos indicados:

a)

dzziz )(Re , Considerando dois contornos diferentes que ligam os pontos 01 z e

iz 12 e que são orientados no sentido de 1z para 2z :

i) Segmento da recta xy

ii) parábola 2xy

*b)

zdzz ImRe , Onde é poligonal que liga os pontos )1,0(),1,0( BA e )0,1(C

c)

dz

iz

iz, Onde o contorno representa a semi-circunferência 1Im,1 ziz

*d)

z

dz, sendo a circunferência 1z percorrida no sentido positivo.

2. Calcule os integrais:

a)

i

chzdziz0

)( b) i

i

dzz

1

2 *c)

i

zdzz

1

1

ln)14( d)

i

dzizz0

)cos(

*e)

i

dzzz

1

2

1ln1

1 f)

i

i

dzz

1

1

1 , considerar o ramo da função

subintegral sobre o qual 11

Page 15: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 15

3. Calcule os integrais dados, utilizando a Fórmula integral de Cauchy

a)

dz

z

zchz

1

)1(4

, sendo : 2z ; b)

dz

z

zchz

1

)1(4

, sendo : 2

1z

*c)

dz

izz

senz

))(1(, : 2z ; *d)

dzz

z3)1(

2cos, : 3z

*e)

dz

iziz

shz

)23)(( , : 2 iz ; f)

dzz

z3)(

cos

, : 4z

g)

dz

zz

izsen2)1(

)(, :

2

3 iz ; h)

dziz

e iz

5)(, : 2z

Respostas: 1.a) i) 2

31 iii)

6

101 i; c) )1(2 2. a) 1cos121 sen ; b)

i3

2; d) 11 ch ; f) i

3

22 3. a) i2 ; b) 0; f) i ; g) 12 sh ; h)

12

ie

Aula X

Séries de Taylor e de Laurent;

Singularidades isoladas. Resíduos

1. Determine os desenvolvimentos das funções em series de Laurent em domínios

indicados:

a) 41:,)4)(1(

1)(

zD

zzzf . *b) 21:,

23

1)(

2

zD

zzzf

c) 20:,1

3)(

2

izD

z

zzf *d) RzD

z

zzf

0:,

cos1)(

e) 10:,)(3

5

zDiz

zzf f) 0:,

2cos)(

izD

iz

zzf

2. Ache os pontos singulares finitos das funções dadas e caracterize-os:

a) zsenz

ezf

z

2

1)(

2

*b)

4)(

)1ln()(

ziz

zzf

c)

senzz

zzf

)(

Page 16: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 16

*d) z

ezf

z 1)(

e)

izezf

1)( f)

1

2cos)(

z

zzf

g) 1

1

2 )()( zezzzf *h) 3

1)(

z

ezzf

z

3. Calcule os seguintes integrais de contorno, utilizando o teorema dos resíduos:

a)

2:,

)(

)(2

zdzizz

izsen ; b) 2:,

)1(

23

izdzz

zsen

*c)

43:,)1(

cos2

zdzez

ziz ; d) 2:,

1cos

1)(

zdzizz

zf

*e) 10:,45

49

zdzz

izz; f) 8:,

)(

)32(1

5

456

zdzeiz

izzzz

g) 4:,)1( 2

zdzzz

e z

; *h) 5:,)12()3( 2

zzzz

dz

i) 21:,14

zz

dz j) 2:,

1

)( 25

9

zdzz

zsen

iz

z

Respostas: 1. a) 41,1

3

1

43

1)(

0 11

zz

zzf

n nnn

n

; c)

20,)()( 1

0

iziz

cizczf

n

n onde 2

31,

2)3(

4

11

ic

iic

n

n

;

e) 10,)(1

23

2

zz

izzf

nn

n

; f) 0,)(

)(1

0

iziz

cczf

nn

n onde 1cos0 c

e

,...3,2,1,2,1cos!

)2()1(

,...3,2,1,12,1!

)2()1(

2

2

1

kknparan

i

kknparasenn

i

cnn

nn

n ;

2.a) 0z é PS e ,.....2,1,0, kkzk são PD ; c) 0z é PD ; e)

,...2,1,0,ln2 kikzk são PS ; f) iz é SE ; h) 1z é SE. 3. a)

12 2sh ; b) 24 sh ; d) i2 ; f) 6 ; g) i2 ; i) 0 ; j) 12 isen

Page 17: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 17

NOTA: nas respostas do exercício 2 foram usadas as seguintes designações: PS- pôlo

simples; PD- pôlo duplo, SE- singularidade essencial. De modo análogo, pode-se usar

as designações SR- singularidade removível, PT- pôlo triplo, etc.

Aula XI

Aplicação de resíduos em cálculo de certos integrais impróprios

Calcule os integrais impróprios dados:

a)

0

22

2

94

1dx

xx

x b)

0222

2

41

1dx

xx

x

c)

222 541 xxx

dx d)

0

222

2

49dx

xx

x

e)

0

32

2

1dx

x

x f)

0

224 45xx

dx

g)

dx

xx

x32

2

102

1

Respostas:

a) 60

7 b)

36

c)

8

d)

200

e)

16

f)

432

15 g)

81

4

Aulas XI I

Cálculo operacional

Transformada de Laplace e função de Heaviside .

1. Dadas as seguintes originais )(tf , achar as imagens )()]([ ptfL :

a) tsentf )( b) tetf )( c) tsenetf t )(

d) tetf t cos)( e) tsenhtf )( f) ttf cosh)(

g) tetf

11

)(

2. Encontrar as funções )(tf , se:

Page 18: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 18

a) 16

22][

2)(

pp

fL p b) )1(

1][

2)(

pp

fL p

c) 4110

7][

2)(

pp

fL p d) 102

3][

2)(

pp

pfL p

e) )23(

1][

22)(

ppp

fL p f) )4(

2][

2

2

)(

pp

pfL p

Respostas:

1. a) 22

p b)

p

1 c)

22)(

p d)

22)(

p

p e)

22

p f)

22 p

p g)

)(

1

p

p

2. a) tsentGtf 42

1)(2)( 0 b) )()cos1()( 0 tGttf c) tsenetf t 4

4

7)( 5

e) tt eettGtf 2

04

1

2

1)(

4

3)( f)

2

2cos

2

1)(

ttf

Aula XIII

Teoremas fundamentais do cálculo operacional e suas aplicações

na resolução de EDO

1. Resolver os seguintes problemas de Cauchy usando o método do cálculo operacional:

a) )(tfyy , 0)0()0( yy

sendo a função )(tf definida pela expressão

211

101)(

tse

tsetf

b) tyy cos2 ; 1)0(,0)0( yy .

c) txdt

dx

dt

xd 23

2

, 0)0()0( xx

d) sentyy , 1)0(,0)0( yy

e) texx ; 0)0( x

f) texx 3 ; 1)0(,0)0( xx

Page 19: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 19

2. Determine as soluções (para 0t ) dos problemas de valor inicial

a) )(23 tfyyy ; 0)0()0( yy

Onde )(tf é definida pela expressão

.0

321

101

)(

contrariocaso

tse

tse

tf

b) )(tfyyy ; 1)0(,2)0( yy

Onde )(tf é definida pela expressão

tse

tsetf

2

01)(

c) )(tfyy ; 0)0()0( yy .

Onde )(tf é definida pela expressão

10

10)(

2

tse

tsettf

Respostas: 1. a)

2

2)2(

2

1)1(2)(2)( 2

0

2

00

tsentH

tsentHsenttHty ;

b) senttty )1()( ; c) tt eettHtx 2

04

1

2

1)(

4

3)( ; d) ttty cos

2

1)( ; 2. a)

)3(23

3

)2(22

2

)1(21

1

2

2

1

2

1)(

2

1

2

1)(

2

1

2

1)(

2

1

2

1)(

tt

tttttt

eetH

eetHeetHeety

2.b)

)()(2

3cos)(

2

3

3

11

2

33

2

3cos1)(

)(2

1)(

2

1

2

1

tHteetsenetsenttyttt

2. c) )()1(2)1cos(2cos22)( 1

22 tHtsenttttty

Aula XIV

Aplicação do cálculo operacional na resolução de sistemas de

Equações diferenciais ordinárias.

Page 20: CADERNO DE EXERCICIOS-2011

dr Isidro; dr Jarafe; dr Gedeon e dra Clarinda Page 20

Integrar os sistemas dados pelo método operacional

1. 0)0()0(

124 2

yx

yxdt

dy

eyxdt

dx t

; 2. 0)0()0()(

635)(

yx

yxty

eyxtx t

;

3. 0)0()0(

cos22

34

yx

tyxdt

dy

yxdt

dx

; 4.

teyxdt

dy

tyxdt

dx

22

0364

0)0( x , 1)0( y

5. 0)0()0(,1)0(

)(

)(

)(

zyx

zyxtz

zyxty

zyxtx

Respostas: 1. tttttt eeetyeeetx 2323 43)(;426)( ;

2. ttttt eeetyeetx2

33

2

3)(;)( 2424

4. 16810 32 teeex ttt , 10123820 32 teeey ttt

5. tttttttt eetzeeetyeeetx 22222

3

1

3

1)(,

2

1

6

1

3

1)(,

2

1

6

1

3

1)(

Ensinar é lembrar aos outros que eles sabem tanto quanto você...