Sr Examen

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Ecuación diferencial (1/((2y+2)y'))(y+1)^2=x

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]
               2         
     (1 + y(x))          
--------------------- = x
             d           
(2 + 2*y(x))*--(y(x))    
             dx          
$$\frac{\left(y{\left(x \right)} + 1\right)^{2}}{\left(2 y{\left(x \right)} + 2\right) \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}} = x$$
(y + 1)^2/((2*y + 2)*y') = x
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{\left(y{\left(x \right)} + 1\right)^{2}}{\left(2 y{\left(x \right)} + 2\right) \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}} = x$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y{\left(x \right)} + 1$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} + 1} = \frac{1}{2 x}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} + 1} = \frac{dx}{2 x}$$
o
$$\frac{dy}{y{\left(x \right)} + 1} = \frac{dx}{2 x}$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = C_{1} \sqrt{x} - 1$$
Respuesta [src]
                 ___
y(x) = -1 + C1*\/ x 
$$y{\left(x \right)} = C_{1} \sqrt{x} - 1$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
lie group
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.543354899317611)
(-5.555555555555555, 0.30437291162897184)
(-3.333333333333333, 0.010362833279384726)
(-1.1111111111111107, -0.41666691208959633)
(1.1111111111111107, -0.7352832129302486)
(3.333333333333334, -0.5414971613288593)
(5.555555555555557, -0.4080754146708253)
(7.777777777777779, -0.2996254068084391)
(10.0, -0.20584985696110003)
(10.0, -0.20584985696110003)