Sr Examen

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Ecuación diferencial (dy/dx)+(y^2×expx)=y^2

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

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

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)}} = dx \left(e^{x} - 1\right)$$
o
$$- \frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)}} = dx \left(e^{x} - 1\right)$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{1}{C_{1} + x - e^{x}}$$
Respuesta [src]
           -1     
y(x) = -----------
                 x
       C1 + x - e 
$$y{\left(x \right)} = - \frac{1}{C_{1} + x - e^{x}}$$
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, 670422181.0772799)
(-5.555555555555555, 6.9024824130411e-310)
(-3.333333333333333, 6.902482412034e-310)
(-1.1111111111111107, 6.90248241304426e-310)
(1.1111111111111107, 6.90248241091463e-310)
(3.333333333333334, 6.9024824130474e-310)
(5.555555555555557, 6.9024824126332e-310)
(7.777777777777779, 6.90248241203873e-310)
(10.0, 6.90248241087906e-310)
(10.0, 6.90248241087906e-310)