Sr Examen

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Ecuación diferencial x*y'y-y^2=(y^2)*lny

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = 0$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = e^{C_{1} x - 1}$$
Respuesta [src]
y(x) = 0
$$y{\left(x \right)} = 0$$
        -1 + C1*x
y(x) = e         
$$y{\left(x \right)} = e^{C_{1} x - 1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
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, 0.6401998277099661)
(-5.555555555555555, 0.5464744026009278)
(-3.333333333333333, 0.46647041492632946)
(-1.1111111111111107, 0.39817902406250044)
(1.1111111111111107, 0.3398856490790239)
(3.333333333333334, 0.2901265026386763)
(5.555555555555557, 0.2476520846023758)
(7.777777777777779, 0.21139593094523265)
(10.0, 0.18044765710529506)
(10.0, 0.18044765710529506)