Sr Examen

Ecuación diferencial y'=(y^2-3y+2)(x-3)

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                   /     2            \
--(y(x)) = (-3 + x)*\2 + y (x) - 3*y(x)/
dx                                      
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(x - 3\right) \left(y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} + 2\right)$$
y' = (x - 3)*(y^2 - 3*y + 2)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(x - 3\right) \left(y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} + 2\right)$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} + 2$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} + 2} = x - 3$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} + 2} = dx \left(x - 3\right)$$
o
$$\frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)} - 3 y{\left(x \right)} + 2} = dx \left(x - 3\right)$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{2 e^{6 x} - e^{2 C_{1} + x^{2}} - \sqrt{e^{2 C_{1} + x^{2} + 6 x}}}{e^{6 x} - e^{2 C_{1} + x^{2}}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{2 e^{6 x} - e^{2 C_{1} + x^{2}} + \sqrt{e^{2 C_{1} + x^{2} + 6 x}}}{e^{6 x} - e^{2 C_{1} + x^{2}}}$$
Respuesta [src]
             __________________                      
            /   2                   2                
           /   x  + 2*C1 + 6*x     x  + 2*C1      6*x
       - \/   e                 - e          + 2*e   
y(x) = ----------------------------------------------
                        2                            
                       x  + 2*C1    6*x              
                    - e          + e                 
$$y{\left(x \right)} = \frac{2 e^{6 x} - e^{2 C_{1} + x^{2}} - \sqrt{e^{2 C_{1} + x^{2} + 6 x}}}{e^{6 x} - e^{2 C_{1} + x^{2}}}$$
           __________________                      
          /   2                   2                
         /   x  + 2*C1 + 6*x     x  + 2*C1      6*x
       \/   e                 - e          + 2*e   
y(x) = --------------------------------------------
                       2                           
                      x  + 2*C1    6*x             
                   - e          + e                
$$y{\left(x \right)} = \frac{2 e^{6 x} - e^{2 C_{1} + x^{2}} + \sqrt{e^{2 C_{1} + x^{2} + 6 x}}}{e^{6 x} - e^{2 C_{1} + x^{2}}}$$
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, -2441026.015012857)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 2.3858701223325355e+180)
(7.777777777777779, 8.388243567339235e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)