Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=2/9(150-y)(150-y)

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                       /100   2*y(x)\
--(y(x)) = (150 - y(x))*|--- - ------|
dx                      \ 3      9   /
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(\frac{100}{3} - \frac{2 y{\left(x \right)}}{9}\right) \left(150 - y{\left(x \right)}\right)$$
y' = (100/3 - 2*y/9)*(150 - y)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(\frac{100}{3} - \frac{2 y{\left(x \right)}}{9}\right) \left(150 - y{\left(x \right)}\right)$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = -1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \frac{2 y^{2}{\left(x \right)}}{9} + \frac{200 y{\left(x \right)}}{3} - 5000$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \frac{2 y^{2}{\left(x \right)}}{9} + \frac{200 y{\left(x \right)}}{3} - 5000$$
obtendremos
$$- \frac{9 \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{2 y^{2}{\left(x \right)} - 600 y{\left(x \right)} + 45000} = -1$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{9 dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{2 y^{2}{\left(x \right)} - 600 y{\left(x \right)} + 45000} = - dx$$
o
$$- \frac{9 dy}{2 y^{2}{\left(x \right)} - 600 y{\left(x \right)} + 45000} = - dx$$

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.
$$\int \left(- \frac{9}{2 y^{2} - 600 y + 45000}\right)\, dy = \int \left(-1\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{9}{2 y - 300} = Const - x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{150 C_{1} - 150 x + \frac{9}{2}}{C_{1} - x}$$
Respuesta [src]
       9/2 - 150*x + 150*C1
y(x) = --------------------
              C1 - x       
$$y{\left(x \right)} = \frac{150 C_{1} - 150 x + \frac{9}{2}}{C_{1} - x}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 148.00210754141563)
(-5.555555555555555, 148.99432202401013)
(-3.333333333333333, 149.3280384951329)
(-1.1111111111111107, 149.4954607661129)
(1.1111111111111107, 149.59609530658895)
(3.333333333333334, 149.6632608480703)
(5.555555555555557, 149.7112734228928)
(7.777777777777779, 149.74730299924877)
(10.0, 149.77533817409733)
(10.0, 149.77533817409733)