Matemática — Cálculo Múltipla Escolha

Considere a equação diferencial dada por $\frac{dy}{dx} = (3x^2)(\cos y)$. Com base na definição apresentada no texto-base, é correto afirmar que:

Considere a equação diferencial dada por \frac{dy}{dx} = (3x^2)(\cos y). Com base na definição apresentada no texto-base, é correto afirmar que:

  1. A equação não é separável, pois contém funções transcendentes.
  2. A equação é separável, pois pode ser reescrita como $\frac{1}{\cos y} dy = 3x^2 dx.
  3. A equação é exata e exige fator integrante para resolução.
  4. A equação é linear de primeira ordem e deve ser resolvida por fator integrante.
  5. A equação deve ser resolvida por substituição, pois não admite separação de variáveis.

Resolução completa

Explicação passo a passo

B
Alternativa B

Alternativa B

O texto apresentado define claramente o conceito de equação diferencial separável. De acordo com a explicação, uma equação é considerada separável quando pode ser expressa como o produto de uma função de x por uma função de y:

\frac{dy}{dx} = g(x) \cdot h(y)

Nesse cenário, a técnica de separação de variáveis permite reorganizar a equação para isolar as variáveis em lados opostos da igualdade, conforme a fórmula:

\frac{1}{h(y)} dy = g(x) dx

Analisando a equação específica fornecida no exercício:

\frac{dy}{dx} = (3x^2)(\cos y)

Identificamos as componentes da equação:

  • A parte que depende apenas de x é g(x) = 3x^2.
  • A parte que depende apenas de y é h(y) = \cos y.

Como a equação está escrita explicitamente como um produto dessas duas funções, ela se enquadra perfeitamente na definição de separável. Ao aplicar a técnica mencionada no texto, devemos dividir ambos os lados pelo termo envolvendo y (\cos y):

\frac{1}{\cos y} \cdot dy = 3x^2 \cdot dx

Essa transformação matemática confirma que a alternativa B é a correta, pois descreve exatamente a reescrita válida da equação original para fins de integração. As outras opções são incorretas pois negam a separabilidade ou sugerem métodos inadequados (como linearidade) para o caso apresentado.

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