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Curso de Equações Diferenciais Ordinárias - Unesp

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Assim<br />

0 < p < k { f<br />

2 ⇒ ′ (p) > 0<br />

⇒ p ′′ > 0 ⇒ concavida<strong>de</strong> para cima<br />

f (p) > 0<br />

{<br />

k<br />

f<br />

< p < k ⇒<br />

′ (p) < 0<br />

⇒ p ′′ < 0 ⇒ concavida<strong>de</strong> para baixo<br />

2<br />

f (p) > 0<br />

{ f<br />

p > k ⇒<br />

′ (p) < 0<br />

⇒ p ′′ > 0 ⇒ concavida<strong>de</strong> para cima<br />

f (p) < 0<br />

Po<strong>de</strong>mos esboçar as soluções<br />

A conclusão que chegamos é que existem duas popuções <strong>de</strong> equilíbrio (p = k, p = 0)<br />

e que quando a população inicial for diferente das populações <strong>de</strong> equilíbrio, ela<br />

ten<strong>de</strong>rá a população <strong>de</strong> equilíbrio, quando o tempo passar.<br />

É fácil resolvermos explicitamente, usando separação <strong>de</strong> variáveis<br />

( 1<br />

p + 1<br />

k<br />

1 − p k<br />

dp<br />

( )<br />

1 −<br />

p<br />

= rdt ⇒<br />

p<br />

k<br />

)<br />

dp = rdt ⇒<br />

⇒<br />

⇒<br />

3.4 Curvas <strong>de</strong> Perseguição<br />

p<br />

ln<br />

∣ 1 −<br />

p ∣ = rt + c ⇒<br />

k<br />

p<br />

∣ 1 −<br />

p ∣ = cert<br />

k<br />

Imaginemos que um rato está alegre e contente comendo seu queijo quando<br />

é avistado por um gato faminto. O gato foge, seguindo a direção vertical com<br />

uma velocida<strong>de</strong> ν e o gato persegue o rato, sempre em sua direção com uma<br />

velocida<strong>de</strong> ω.<br />

Fixamos um sistema <strong>de</strong> coor<strong>de</strong>nadas. O rato parte da origem (0, 0) e o gato<br />

<strong>de</strong> um ponto (a, 0) .<br />

Vamos estudar o movimento do gato.<br />

Denotamos<br />

y (x)<br />

a curva <strong>de</strong>scrita pelo gato em seu movimento.<br />

Suponhamos que após um tempo t o gato esteja no ponto (x, y) .<br />

Assim<br />

tempo =<br />

t =<br />

espaço<br />

velocida<strong>de</strong><br />

√<br />

1 + (y ′ (u)) 2 du<br />

∫ a<br />

x<br />

ϖ<br />

37

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