Sr Examen
Ecuación diferencial sqrt(4-x^2)*y'=3*x+x*y^2
El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉
⌨
Solución
Ha introducido
[src]
________
/ 2 d 2
\/ 4 - x *--(y(x)) = 3*x + x*y (x)
dx
$$\sqrt{4 - x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x y^{2}{\left(x \right)} + 3 x$$
sqrt(4 - x^2)*y' = x*y^2 + 3*x
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sqrt{4 - x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x y^{2}{\left(x \right)} + 3 x$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{x}{\sqrt{4 - x^{2}}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y^{2}{\left(x \right)} + 3$$
Pasemos la ecuación a la forma:
Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y^{2}{\left(x \right)} + 3$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} + 3} = \frac{x}{\sqrt{4 - x^{2}}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.
Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} + 3} = \frac{dx x}{\sqrt{4 - x^{2}}}$$
o
$$\frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)} + 3} = \frac{dx x}{\sqrt{4 - x^{2}}}$$
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.
$$\int \frac{1}{y^{2} + 3}\, dy = \int \frac{x}{\sqrt{4 - x^{2}}}\, dx$$
Tomemos estas integrales
$$\frac{\sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} y}{3} \right)}}{3} = Const - \sqrt{4 - x^{2}}$$
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)
La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{3} \tan{\left(C_{1} - \sqrt{3} \sqrt{4 - x^{2}} \right)}$$
$$\sqrt{4 - x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x y^{2}{\left(x \right)} + 3 x$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),
donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{x}{\sqrt{4 - x^{2}}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y^{2}{\left(x \right)} + 3$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).
Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y^{2}{\left(x \right)} + 3$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} + 3} = \frac{x}{\sqrt{4 - x^{2}}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.
Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} + 3} = \frac{dx x}{\sqrt{4 - x^{2}}}$$
o
$$\frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)} + 3} = \frac{dx x}{\sqrt{4 - x^{2}}}$$
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.
$$\int \frac{1}{y^{2} + 3}\, dy = \int \frac{x}{\sqrt{4 - x^{2}}}\, dx$$
Tomemos estas integrales
$$\frac{\sqrt{3} \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{3} y}{3} \right)}}{3} = Const - \sqrt{4 - x^{2}}$$
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)
La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{3} \tan{\left(C_{1} - \sqrt{3} \sqrt{4 - x^{2}} \right)}$$
Respuesta
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/ ________\
___ | ___ / 2 |
y(x) = \/ 3 *tan\C1 - \/ 3 *\/ 4 - x /
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{3} \tan{\left(C_{1} - \sqrt{3} \sqrt{4 - x^{2}} \right)}$$
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, nan)
(-5.555555555555555, nan)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, nan)
(1.1111111111111107, nan)
(3.333333333333334, nan)
(5.555555555555557, nan)
(7.777777777777779, nan)
(10.0, nan)
(10.0, nan)