Sr Examen

Ecuación diferencial lny*y’=sqrt(2x+1)*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                      _________     
--(y(x))*log(y(x)) = \/ 1 + 2*x *y(x)
dx                                   
$$\log{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \sqrt{2 x + 1} y{\left(x \right)}$$
log(y)*y' = sqrt(2*x + 1)*y
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\log{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \sqrt{2 x + 1} y{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \frac{y{\left(x \right)}}{\log{\left(y{\left(x \right)} \right)}}$$
obtendremos
$$- \frac{\log{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)}} = - \sqrt{2 x + 1}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \log{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)}} = - dx \sqrt{2 x + 1}$$
o
$$- \frac{dy \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}}{y{\left(x \right)}} = - dx \sqrt{2 x + 1}$$

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.
$$\int \left(- \frac{\log{\left(y \right)}}{y}\right)\, dy = \int \left(- \sqrt{2 x + 1}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{\log{\left(y \right)}^{2}}{2} = Const - \frac{\left(2 x + 1\right)^{\frac{3}{2}}}{3}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = e^{- \frac{\sqrt{6} \sqrt{C_{1} + 2 x \sqrt{2 x + 1} + \sqrt{2 x + 1}}}{3}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = e^{\frac{\sqrt{6} \sqrt{C_{1} + 2 x \sqrt{2 x + 1} + \sqrt{2 x + 1}}}{3}}$$
Respuesta [src]
                  ____________________________________ 
           ___   /        _________         _________  
        -\/ 6 *\/  C1 + \/ 1 + 2*x  + 2*x*\/ 1 + 2*x   
        -----------------------------------------------
                               3                       
y(x) = e                                               
$$y{\left(x \right)} = e^{- \frac{\sqrt{6} \sqrt{C_{1} + 2 x \sqrt{2 x + 1} + \sqrt{2 x + 1}}}{3}}$$
                 ____________________________________
          ___   /        _________         _________ 
        \/ 6 *\/  C1 + \/ 1 + 2*x  + 2*x*\/ 1 + 2*x  
        ---------------------------------------------
                              3                      
y(x) = e                                             
$$y{\left(x \right)} = e^{\frac{\sqrt{6} \sqrt{C_{1} + 2 x \sqrt{2 x + 1} + \sqrt{2 x + 1}}}{3}}$$
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, 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)