y1 = 1 y1' = 0 y1' + y1 = 0+1 = 1 y = 1 + a e^{-t} y' = - a e^{-t} y' + y = 1 ------------------------ As soluções de y' + y = 1 estão definidas para t em R ----------------------- y = tan t tem como um intervalor de continuidade (-pi/2, pi/2) sen²x + cos²x = 1 sen²x + cos²x = 1 ----- ----- ----- cos²x cos²x cos²x tan²x + 1 = sec²x = tan'x tan'x - tan²x = 1 Entao vê-se que y(t) = tan t é solução da EDO y' - y² = 1 que tem intervalo de definição de solução (-pi/2, pi/2) ======================== Lei de Malthus: y' = ky → linear y' - ky = 0 y' + y = 1 é linear y' - y² = 1 não é linear ------------------------- m a = - k x a = - x x'' = -x x(t) = k cos(t) + l sen(t) -------------------------------- MUV -> aceleração é constante massa x aceleração = resultante Queda livre desprezando a resistência do ar (pode ser plano inclinado sem atrito e sem resistência do ar) Duas equações slide 13 v' = a é uma EDO!! (EDO simples) Se eu resolver, determino a função incógnita "velocidade" condição inicial: v(0) = v_0 solução: v(t) = v_0 + a t slide 14 x' = v(t) = v_0 + at é uma EDO!! (EDO simples) Se eu resolver, determino a função incógnita "posição" x(t) = x_0 + v_0 t + a t²/2 ------------------- v' + v = 1 => solução precisa de método v' = 1 => basta integrar v(t) = t + C ========================================== PROBLEMA Um tanque contém 5.000 litros de água na qual estão diluı́dos 50 Kg de sal. A essa mistura adiciona-se salmoura à razão de 10 l/min com uma concentração de sal de 20 g/l. A concentração da mistura é mantida homogênea por meio de um agitador (isto é, a concentração de sal é a mesma em todos os pontos do tanque). A mistura (homogênea) deixa o tanque à razão de 10 l/min. Determinar a quantidade de sal e a concentração de sal num instante t. ==================== Quantidade de sal que ENTRA no tanque Q(t) = quantidade de sal no instante t ENTRA por minuto 10l a 20 g/l => entra 200 g por minuto = 200 g/min SAI por minuto Concentração atual: c = Q/5000 10l a c=Q/5000 g/l => sai 10 Q/5000 = Q/500 g/min ================== Sendo suscinto: (por um momento pense que só entra sal Q = 200 t => Q' = 200 ) Q' = TAXA_DE_ENTRADA - TAXA_DE_SAÍDA Q' = 200 - Q/500 É a EDO linear de 1ª ordem não homogênea Condição inicial: ...na qual estão diluı́dos 50 Kg de sal Q(0) = 50000 g --- PVI: Q' = 200 - Q/500 Q(0) = 50000 g ================== Sendo mais prolixo... Q(t) = quantidade de sal Numa janelinha de Delta t = Dt minutos (Delta t pequeno -> podemos supor que a concentração é constante nesse pequeno intervalo de tempo) ENTRA 200g/min => ENTRA 200·Dt SAI Q/500 g/min => SAI Q/500·Dt DQ = 200·Dt - Q/500·Dt = (200 - Q/500)Dt DQ -- = 200 - Q/500 Dt Passando o limite Dt -> 0 Q' = 200 - Q/500 f(x)-f(x0) f'(x) = lim_{x->x0} ---------- x - x0 Df f'(x) = lim_{x->x0} -- Dx Q(t) - Q(t1) Q'(t1) = lim_{t -> t1} ------------ t - t1 Estando no instante t1, e passado Dt, chegamos ao instante t = t1 + Dt Dt = t-t1 Dt -> 0 é equivalente a t -> t1 Estando no instante t1, e passado Dt minutos, a quantidade de sal varia Q(t) - Q(t1) = DQ