Considerando as equações diferenciais a seguir, determine a ordem e a linearidade:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente determinar a ordem e a linearidade de uma equação diferencial específica:
. Para resolver isso, vamos precisar entender o que significa ordem e linearidade em equações diferenciais.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre ordem. A ordem de uma equação diferencial é simplesmente o maior grau da derivada que aparece nela. Olhando para a equação
, vemos que a derivada de ordem mais alta é
, que é a segunda derivada. Então, a ordem dessa equação é 2.
Passo 3
Agora, vamos entender o que é linearidade. Uma equação diferencial é considerada linear se a função desconhecida e suas derivadas aparecem de maneira linear, ou seja, não são multiplicadas entre si nem passadas por funções não lineares como senos, cossenos, exponenciais, etc. Além disso, os coeficientes dessas funções podem depender apenas da variável independente, não da função desconhecida.
Passo 4
Vamos aplicar isso à nossa equação:
. A parte
está linear, mas temos
no denominador. Como o seno de
não é uma função linear de
, isso torna a equação não linear.
Resposta
A equação diferencial dada é de segunda ordem e não linear.