Sr Examen

Ecuación diferencial xyy'√y^2+1

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]
       2    d           
1 + x*y (x)*--(y(x)) = 0
            dx          
$$x y^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 1 = 0$$
x*y^2*y' + 1 = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x y^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 1 = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{C_{1} - 3 \log{\left(x \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\left(- \sqrt[3]{3} - 3^{\frac{5}{6}} i\right) \sqrt[3]{C_{1} - \log{\left(x \right)}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \frac{\left(- \sqrt[3]{3} + 3^{\frac{5}{6}} i\right) \sqrt[3]{C_{1} - \log{\left(x \right)}}}{2}$$
Respuesta [src]
       3 _______________
y(x) = \/ C1 - 3*log(x) 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{C_{1} - 3 \log{\left(x \right)}}$$
       3 _____________ /  3 ___      5/6\
       \/ C1 - log(x) *\- \/ 3  - I*3   /
y(x) = ----------------------------------
                       2                 
$$y{\left(x \right)} = \frac{\left(- \sqrt[3]{3} - 3^{\frac{5}{6}} i\right) \sqrt[3]{C_{1} - \log{\left(x \right)}}}{2}$$
       3 _____________ /  3 ___      5/6\
       \/ C1 - log(x) *\- \/ 3  + I*3   /
y(x) = ----------------------------------
                       2                 
$$y{\left(x \right)} = \frac{\left(- \sqrt[3]{3} + 3^{\frac{5}{6}} i\right) \sqrt[3]{C_{1} - \log{\left(x \right)}}}{2}$$
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, 1.0554719810068343)
(-5.555555555555555, 1.2976752594238372)
(-3.333333333333333, 1.5491445215887572)
(-1.1111111111111107, 1.9141649898744795)
(1.1111111111111107, 5.327596042019342)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 7.566503212566957e-67)
(7.777777777777779, 8.38824356695751e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)