Sr Examen

Ecuación diferencial tx'=xlnx

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                        
t*--(x(t)) = log(x(t))*x(t)
  dt                       
$$t \frac{d}{d t} x{\left(t \right)} = x{\left(t \right)} \log{\left(x{\left(t \right)} \right)}$$
t*x' = x*log(x)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$t \frac{d}{d t} x{\left(t \right)} = x{\left(t \right)} \log{\left(x{\left(t \right)} \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(x)*x' = f2(x)*g2(x),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(t \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(t \right)} = - \frac{1}{t}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(x \right)} = - x{\left(t \right)} \log{\left(x{\left(t \right)} \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(x)/g2(x)*x'= f2(x)/f1(x).

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dt,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dt \frac{d}{d t} x{\left(t \right)}}{x{\left(t \right)} \log{\left(x{\left(t \right)} \right)}} = - \frac{dt}{t}$$
o
$$- \frac{dx}{x{\left(t \right)} \log{\left(x{\left(t \right)} \right)}} = - \frac{dt}{t}$$

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

La solución:
$$\operatorname{x_{1}} = x{\left(t \right)} = e^{C_{1} t}$$
Respuesta [src]
        C1*t
x(t) = e    
$$x{\left(t \right)} = e^{C_{1} t}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
separable reduced
lie group
separable Integral
1st exact Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(t, x):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.7995128036548157)
(-5.555555555555555, 0.8522943067612417)
(-3.333333333333333, 0.9085602925591542)
(-1.1111111111111107, 0.9685407918000741)
(1.1111111111111107, 1.03248090105785)
(3.333333333333334, 1.1006419892846449)
(5.555555555555557, 1.1733029099793517)
(7.777777777777779, 1.250760637515173)
(10.0, 1.333331872701609)
(10.0, 1.333331872701609)