Sr Examen

Ecuación diferencial yy’/x^3-e^-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                
           --(y(x))*y(x)    
   -y(x)   dx               
- e      + ------------- = 0
                  3         
                 x          
$$- e^{- y{\left(x \right)}} + \frac{y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{x^{3}} = 0$$
-exp(-y) + y*y'/x^3 = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$- e^{- y{\left(x \right)}} + \frac{y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{x^{3}} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \frac{e^{- y{\left(x \right)}}}{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$- y{\left(x \right)} e^{y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - x^{3}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- dx y{\left(x \right)} e^{y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - dx x^{3}$$
o
$$- dy y{\left(x \right)} e^{y{\left(x \right)}} = - dx x^{3}$$

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.
$$\int \left(- y e^{y}\right)\, dy = \int \left(- x^{3}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\left(1 - y\right) e^{y} = Const - \frac{x^{4}}{4}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = W\left(C_{1} + \frac{x^{4}}{4 e^{1}}\right) + 1$$
Respuesta [src]
            /      4  -1\
            |     x *e  |
y(x) = 1 + W|C1 + ------|
            \       4   /
$$y{\left(x \right)} = W\left(C_{1} + \frac{x^{4}}{4 e}\right) + 1$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st power series
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 1.4416629429826356e-08)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 2.358677675495031e+184)
(7.777777777777779, 8.388243567338113e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)