Sr Examen

Ecuación diferencial xdx+(x-1)(dy/y)=0

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            d           
    --(y(x))   x*--(y(x))    
    dx           dx          
x - -------- + ---------- = 0
      y(x)        y(x)       
$$x + \frac{x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)}} - \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)}} = 0$$
x + x*y'/y - y'/y = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x + \frac{x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)}} - \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)}} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{C_{1} e^{- x}}{x - 1}$$
Respuesta [src]
           -x
       C1*e  
y(x) = ------
       -1 + x
$$y{\left(x \right)} = \frac{C_{1} e^{- x}}{x - 1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st linear
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
1st linear Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.10185221219585547)
(-5.555555555555555, 0.014779056913072013)
(-3.333333333333333, 0.0024228996673582893)
(-1.1111111111111107, 0.000538947600323968)
(1.1111111111111107, 10843333.723261766)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 3.4667248631491264e+179)
(7.777777777777779, 8.388243567719167e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)