Resolva a equação (ẋ = dx/dt e ẍ = d^2x/dt^2)

d) d^2x/dt^2 - 5x = 0

Passo 1

Se usarmos, para esse caso que x = e λ t → x ˙ = λ e λ t → x ¨ = λ 2 e λ t , assim:

x ¨ - 5 x = 0 → λ 2 e λ t - 5 e λ t = e λ t λ 2 - 5 = 0

e λ t λ 2 - 5 = 0 → λ 2 - 5 = 0

Vamos usar Teorema de bháskara, sendo:

λ ' e   λ " =   - b ± b 2 - 4 a c 2 a

Para o caso dado só temos a = 1 ,   b = 0   e   c = - 5 , assim:

λ ' e   λ " =   - 0 ± 0 2 - 4 1 - 5 2 1 = ± 20 2 =   ± 5 2 2 2 =   ± 2 5 2 = ± 5

Passo 2

Identificados os valores de   λ , podemos Agora reescrever o x pelo teorema que diz que se temos duas raízes λ 1   e   λ 2 da equação característica (ou seja, a função λ 2 + b λ + c = 0 ), então se λ 1 ≠   λ 2 então podemos reescrever x como sendo:

x t = A e λ 1 t + B e λ 2 t   A ,   B   ϵ R

Para o nosso caso: λ 1 = 5   e   λ 2 = - 5

Assim, substituindo os valores de λ 1   e   λ 2 :

x t = A e 5 t + B e - 5 t  

Resposta

x t = A e 5 t + B e - 5 t  

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