Sr Examen

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + x}} e^{\frac{3}{2}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + x}} e^{\frac{3}{2}}}{2}$$
Respuesta [src]
                  ________      
          ___    /  -1      3/2 
       -\/ 2 *  /  ------ *e    
              \/   C1 + x       
y(x) = -------------------------
                   2            
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + x}} e^{\frac{3}{2}}}{2}$$
                 ________     
         ___    /  -1      3/2
       \/ 2 *  /  ------ *e   
             \/   C1 + x      
y(x) = -----------------------
                  2           
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + x}} e^{\frac{3}{2}}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.8015399594481285)
(-5.555555555555555, 0.8654114241917)
(-3.333333333333333, 0.9474737089974405)
(-1.1111111111111107, 1.0584091569734813)
(1.1111111111111107, 1.2204220053266122)
(3.333333333333334, 1.490510248237476)
(5.555555555555557, 2.0903958083375334)
(7.777777777777779, 11.493641217601649)
(10.0, 302069.23593936174)
(10.0, 302069.23593936174)