Sr Examen

Ecuación diferencial 2y+(xy+3x)dy/dx

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 + x*y(x))*--(y(x)) = 0
                        dx          
$$\left(x y{\left(x \right)} + 3 x\right) \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 2 y{\left(x \right)} = 0$$
(x*y + 3*x)*y' + 2*y = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\left(x y{\left(x \right)} + 3 x\right) \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 2 y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{2 y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} + 3}$$
obtendremos
$$\frac{\left(y{\left(x \right)} + 3\right) \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{2 y{\left(x \right)}} = - \frac{1}{x}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = 3 W\left(\frac{\sqrt[3]{\frac{C_{1}}{x^{2}}}}{3}\right)$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = 3 W\left(\frac{\sqrt[3]{\frac{C_{1}}{x^{2}}} \left(-1 + \sqrt{3} i\right)}{6}\right)$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = 3 W\left(\frac{\sqrt[3]{\frac{C_{1}}{x^{2}}} \left(-1 - \sqrt{3} i\right)}{6}\right)$$
Respuesta [src]
          /     ____\
          |    / C1 |
          |   /  -- |
          |3 /    2 |
          |\/    x  |
y(x) = 3*W|---------|
          \    3    /
$$y{\left(x \right)} = 3 W\left(\frac{\sqrt[3]{\frac{C_{1}}{x^{2}}}}{3}\right)$$
          /     ____               \
          |    / C1  /         ___\|
          |   /  -- *\-1 + I*\/ 3 /|
          |3 /    2                |
          |\/    x                 |
y(x) = 3*W|------------------------|
          \           6            /
$$y{\left(x \right)} = 3 W\left(\frac{\sqrt[3]{\frac{C_{1}}{x^{2}}} \left(-1 + \sqrt{3} i\right)}{6}\right)$$
          /     ____               \
          |    / C1  /         ___\|
          |   /  -- *\-1 - I*\/ 3 /|
          |3 /    2                |
          |\/    x                 |
y(x) = 3*W|------------------------|
          \           6            /
$$y{\left(x \right)} = 3 W\left(\frac{\sqrt[3]{\frac{C_{1}}{x^{2}}} \left(-1 - \sqrt{3} i\right)}{6}\right)$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
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, 0.8560083369934048)
(-5.555555555555555, 1.0157236820577316)
(-3.333333333333333, 1.299119520793965)
(-1.1111111111111107, 2.081761985777522)
(1.1111111111111107, 60.201612258763696)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 2.5910489201161894e+184)
(7.777777777777779, 8.388243567339235e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)