Sr Examen

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{2 \sqrt{C_{1} + 5 x^{5}}}{5}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{2 \sqrt{C_{1} + 5 x^{5}}}{5}$$
Respuesta [src]
             ___________
            /         5 
       -2*\/  C1 + 5*x  
y(x) = -----------------
               5        
$$y{\left(x \right)} = - \frac{2 \sqrt{C_{1} + 5 x^{5}}}{5}$$
            ___________
           /         5 
       2*\/  C1 + 5*x  
y(x) = ----------------
              5        
$$y{\left(x \right)} = \frac{2 \sqrt{C_{1} + 5 x^{5}}}{5}$$
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, 239.22860317189156)
(-5.555555555555555, 275.2576920538376)
(-3.333333333333333, 282.26114288702615)
(-1.1111111111111107, 282.84132902772103)
(1.1111111111111107, 282.84611994171036)
(3.333333333333334, 283.42509456763895)
(5.555555555555557, 290.231504074259)
(7.777777777777779, 320.5788381770719)
(10.0, 400.0007045243539)
(10.0, 400.0007045243539)