Sr Examen

Ecuación diferencial dx*y^5+dy*x=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]
 5        d           
y (x) + x*--(y(x)) = 0
          dx          
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + y^{5}{\left(x \right)} = 0$$
x*y' + y^5 = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + y^{5}{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{x}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y^{5}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y^{5}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{5}{\left(x \right)}} = - \frac{1}{x}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{5}{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x}$$
o
$$\frac{dy}{y^{5}{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x}$$

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.
$$\int \frac{1}{y^{5}}\, dy = \int \left(- \frac{1}{x}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{1}{4 y^{4}} = Const - \log{\left(x \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt[4]{- \frac{1}{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)}}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[4]{- \frac{1}{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)}}}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = - i \sqrt[4]{- \frac{1}{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)}}}$$
$$\operatorname{y_{4}} = y{\left(x \right)} = i \sqrt[4]{- \frac{1}{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)}}}$$
Respuesta [src]
            _______________
           /      -1       
y(x) = -4 /  ------------- 
        \/   C1 - 4*log(x) 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt[4]{- \frac{1}{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)}}}$$
           _______________
          /      -1       
y(x) = 4 /  ------------- 
       \/   C1 - 4*log(x) 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[4]{- \frac{1}{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)}}}$$
              _______________
             /      -1       
y(x) = -I*4 /  ------------- 
          \/   C1 - 4*log(x) 
$$y{\left(x \right)} = - i \sqrt[4]{- \frac{1}{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)}}}$$
             _______________
            /      -1       
y(x) = I*4 /  ------------- 
         \/   C1 - 4*log(x) 
$$y{\left(x \right)} = i \sqrt[4]{- \frac{1}{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)}}}$$
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]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.8253275667163594)
(-5.555555555555555, 1.054306315258403)
(-3.333333333333333, 605.0775976247153)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 9.144805860439919e-71)
(7.777777777777779, 8.388243571828536e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)