Sr Examen

Ecuación diferencial (dy)/(dx)=(3x^4)/(5y^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]
                4 
d            3*x  
--(y(x)) = -------
dx            2   
           5*y (x)
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{3 x^{4}}{5 y^{2}{\left(x \right)}}$$
y' = 3*x^4/(5*y^2)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{3 x^{4}}{5 y^{2}{\left(x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - x^{4}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \frac{3}{5 y^{2}{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \frac{3}{5 y^{2}{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$- \frac{5 y^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{3} = - x^{4}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{5 dx y^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{3} = - dx x^{4}$$
o
$$- \frac{5 dy y^{2}{\left(x \right)}}{3} = - dx x^{4}$$

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.
$$\int \left(- \frac{5 y^{2}}{3}\right)\, dy = \int \left(- x^{4}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{5 y^{3}}{9} = Const - \frac{x^{5}}{5}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{C_{1} + \frac{9 x^{5}}{25}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 - \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{9 x^{5}}{25}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 + \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{9 x^{5}}{25}}}{2}$$
Respuesta [src]
            ___________
           /         5 
          /       9*x  
y(x) = 3 /   C1 + ---- 
       \/          25  
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{C_{1} + \frac{9 x^{5}}{25}}$$
            ___________               
           /         5                
          /       9*x   /         ___\
       3 /   C1 + ---- *\-1 - I*\/ 3 /
       \/          25                 
y(x) = -------------------------------
                      2               
$$y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 - \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{9 x^{5}}{25}}}{2}$$
            ___________               
           /         5                
          /       9*x   /         ___\
       3 /   C1 + ---- *\-1 + I*\/ 3 /
       \/          25                 
y(x) = -------------------------------
                      2               
$$y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 + \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{9 x^{5}}{25}}}{2}$$
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]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 29.53116149705375)
(-5.555555555555555, 32.426335413059)
(-3.333333333333333, 32.97404736935698)
(-1.1111111111111107, 33.01921709927504)
(1.1111111111111107, 33.01958998060838)
(3.333333333333334, 33.0646344626526)
(5.555555555555557, 33.591897354427154)
(7.777777777777779, 35.89450483495948)
(10.0, 41.601758676395235)
(10.0, 41.601758676395235)