Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=3*y^3/x^7

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]
              3   
d          3*y (x)
--(y(x)) = -------
dx             7  
              x   
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{3 y^{3}{\left(x \right)}}{x^{7}}$$
y' = 3*y^3/x^7
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{3 y^{3}{\left(x \right)}}{x^{7}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{x^{7}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - 3 y^{3}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- 3 y^{3}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{3 y^{3}{\left(x \right)}} = - \frac{1}{x^{7}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{3 y^{3}{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x^{7}}$$
o
$$- \frac{dy}{3 y^{3}{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x^{7}}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{3 y^{3}}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{x^{7}}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{1}{6 y^{2}} = Const + \frac{1}{6 x^{6}}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - x^{3} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} x^{6} - 1}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = x^{3} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} x^{6} - 1}}$$
Respuesta [src]
                ____________
         3     /    -1      
y(x) = -x *   /  ---------- 
             /            6 
           \/    -1 + C1*x  
$$y{\left(x \right)} = - x^{3} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} x^{6} - 1}}$$
               ____________
        3     /    -1      
y(x) = x *   /  ---------- 
            /            6 
          \/    -1 + C1*x  
$$y{\left(x \right)} = x^{3} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} x^{6} - 1}}$$
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral