Resolva a equação

b) x¨ + 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    

Passo 2

Como bem sabemos, não podemos ter valores negativos dentro da raíz para valores reais, para que faça sentido vamos lembrar que i 2 = - 1 :

± 20 i 2 2 = ± 5 ( 2 i ) 2 2 = ± 2 5 2 i = ± 5 i  

Passo 3

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 e   λ 2 são números complexos podemos afirmar que:

x t = e α t A cos ⁡ β t + B sin ⁡ β t   A ,   B   ϵ R

Lembrando que: λ = α ±   β i

Para o nosso caso: α = 0   e   β = 5

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

x t = e 0 t A cos ⁡ 5 t + B sin ⁡ 5 t   = A cos ⁡ 5 t + B sin ⁡ 5 t

Resposta

x t = A cos ⁡ 5 t + B sin ⁡ 5 t

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