Sr Examen

Ecuación diferencial dx/dt=x^2+x

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          
--(x(t)) = x (t) + x(t)
dt                     
$$\frac{d}{d t} x{\left(t \right)} = x^{2}{\left(t \right)} + x{\left(t \right)}$$
x' = x^2 + x
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d t} x{\left(t \right)} = x^{2}{\left(t \right)} + x{\left(t \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(x)*x' = f2(x)*g2(x),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(t \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(t \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(x \right)} = \left(x{\left(t \right)} + 1\right) x{\left(t \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(x)/g2(x)*x'= f2(x)/f1(x).

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dt,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dt \frac{d}{d t} x{\left(t \right)}}{\left(x{\left(t \right)} + 1\right) x{\left(t \right)}} = dt$$
o
$$\frac{dx}{\left(x{\left(t \right)} + 1\right) x{\left(t \right)}} = dt$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por x,
- de la parte derecha la integral por t.
$$\int \frac{1}{x \left(x + 1\right)}\, dx = \int 1\, dt$$
Solución detallada de la integral con x
Solución detallada de la integral con t
Tomemos estas integrales
$$\log{\left(x \right)} - \log{\left(x + 1 \right)} = Const + t$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica x.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{x_{1}} = x{\left(t \right)} = \frac{1}{C_{1} e^{- t} - 1}$$
Respuesta [src]
            1     
x(t) = -----------
                -t
       -1 + C1*e  
$$x{\left(t \right)} = \frac{1}{C_{1} e^{- t} - 1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(t, x):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 948020154.4098526)
(-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, 1.5010063194974072e-76)
(7.777777777777779, 8.388243566974613e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)