Sr Examen

Ecuación diferencial y(4-e^x)dy-e^xdx=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]
   x     d               d         x         
- e  + 4*--(y(x))*y(x) - --(y(x))*e *y(x) = 0
         dx              dx                  
$$- y{\left(x \right)} e^{x} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 4 y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - e^{x} = 0$$
-y*exp(x)*y' + 4*y*y' - exp(x) = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$- y{\left(x \right)} e^{x} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 4 y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - e^{x} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{e^{x}}{e^{x} - 4}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{e^{x}}{e^{x} - 4}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{dx e^{x}}{e^{x} - 4}$$
o
$$dy y{\left(x \right)} = - \frac{dx e^{x}}{e^{x} - 4}$$

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.
$$\int y\, dy = \int \left(- \frac{e^{x}}{e^{x} - 4}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{y^{2}}{2} = Const - \log{\left(e^{x} - 4 \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} - 2 \log{\left(e^{x} - 4 \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} - 2 \log{\left(e^{x} - 4 \right)}}$$
Respuesta [src]
           _____________________
          /           /      x\ 
y(x) = -\/  C1 - 2*log\-4 + e / 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} - 2 \log{\left(e^{x} - 4 \right)}}$$
          _____________________
         /           /      x\ 
y(x) = \/  C1 - 2*log\-4 + e / 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} - 2 \log{\left(e^{x} - 4 \right)}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.7501246352430109)
(-5.555555555555555, 0.7512733345741942)
(-3.333333333333333, 0.761836536109888)
(-1.1111111111111107, 0.8568803357920047)
(1.1111111111111107, 1.847158232286508)
(3.333333333333334, 7.9060654160115)
(5.555555555555557, 9.144805860439919e-71)
(7.777777777777779, 8.388243567736264e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)