Classifying second-order linear equations.

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Charlie Root 2026-04-03 11:11:38 -03:00
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@ -6921,6 +6921,43 @@ de um problema anterior em vez de magicamente aparecer com a resposta
e mostrar que ela o soluciona.
\end{remark*}
\subsection{As lineares de segunda ordem}
Também sabemos resolver algumas lineares de segunda ordem, mas já
daqui as complicações das equações diferenciais começam a
aparecer---você vai ver. Uma linear de segunda ordem é uma equação da
forma
%
$$f_2(x) y'' + f_1(x) y' + f_0(x) y = g(x).$$
%
A primeira má notícia é que as únicas que sabemos resolver são aquelas
em que $f_2(x)$, $f_1(x)$, $f_0(x)$ são constantes, ou seja, só
sabemos resolver as equações
%
$$ay'' + by' + cy = g(x).$$
%
É possível resolver essa equação pra qualquer $g(x)$ diferenciável,
mas no momento só sabemos tratar o problema quando $g(x)$ toma as
formas de um polinômio, uma exponencial, uma função trigonométrica ou
uma combinação dessas.
Consideremos primeiro o caso de um polinômio como o da equação
%
$$y'' + 2y' + 3c = x^2.$$
%
Um fato curioso sobre essa equação é que a solução geral dela é obtida
a partir de uma solução particular. E como uma solução particular é
obtida? Observe o que diz essa equação. Ela diz que $y(x)$ é uma
função tal que sua segunda derivada mais duas vezes sua primeira
derivada mais três vezes ela própria é um polinômio quadrático. A
gente pode especular que $y(x)$ é um polinômio também porque todas as
derivadas de um polinômio é um polinômio, incluindo suas somas e
constantes múltiplos.
Hm. Na verdade comecei pelas não-homogêneas. Vamos retroceder e
considerar as homogêneas primeiro, discutindo especialmente a palavra
``homogênea''.
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