Sr Examen

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Ecuación diferencial dy/dx=2-sqrt(2x-y+3)

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Para el problema de Cauchy:

y() =
y'() =
y''() =
y'''() =
y''''() =

Gráfico:

interior superior

Solución

Ha introducido [src]
d                ________________
--(y(x)) = 2 - \/ 3 - y(x) + 2*x 
dx                               
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 2 - \sqrt{2 x - y{\left(x \right)} + 3}$$
y' = 2 - sqrt(2*x - y + 3)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sqrt{2 x - y{\left(x \right)} + 3} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - 2 = 0$$
Sustituimos
$$u{\left(x \right)} = 2 x - y{\left(x \right)} + 3$$
y porque
$$2 - \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}$$
entonces
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 2 - \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}$$
sustituimos
$$\sqrt{u{\left(x \right)}} + \frac{d}{d x} \left(2 x - u{\left(x \right)} + 3\right) - 2 = 0$$
o
$$\sqrt{u{\left(x \right)}} - \frac{d}{d x} u{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(u)*u' = f2(x)*g2(u),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(u \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(u \right)} = \sqrt{u{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(u)/g2(u)*u'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(u)
$$\sqrt{u{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{\sqrt{u{\left(x \right)}}} = 1$$
Con esto hemos separado las variables x y u.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{\sqrt{u{\left(x \right)}}} = dx$$
o
$$\frac{du}{\sqrt{u{\left(x \right)}}} = dx$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por u,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int \frac{1}{\sqrt{u}}\, du = \int 1\, dx$$
Solución detallada de la integral con u
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$2 \sqrt{u} = Const + x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica u.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{u_{1}} = u{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} + \frac{C_{1} x}{2} + \frac{x^{2}}{4}$$
hacemos cambio inverso
$$y{\left(x \right)} = 2 x - u{\left(x \right)} + 3$$
$$y1 = y(x) = - \frac{C_{1}^{2}}{4} - \frac{C_{1} x}{2} - \frac{x^{2}}{4} + 2 x + 3$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
1st power series
lie group
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, nan)
(-5.555555555555555, nan)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, nan)
(1.1111111111111107, nan)
(3.333333333333334, nan)
(5.555555555555557, nan)
(7.777777777777779, nan)
(10.0, nan)
(10.0, nan)