Sr Examen

Ecuación diferencial lny'+2y'-y=0

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

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

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \left(2 y{\left(x \right)} + 1\right) \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)}} = dx$$
o
$$\frac{dy \left(2 y{\left(x \right)} + 1\right)}{y^{2}{\left(x \right)}} = dx$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = e^{\frac{C_{1}}{2} + \frac{x}{2} + W\left(- \frac{\sqrt{e^{- C_{1} - x}}}{2}\right)}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = e^{\frac{C_{1}}{2} + \frac{x}{2} + W\left(\frac{\sqrt{e^{- C_{1} - x}}}{2}\right)}$$
Respuesta [src]
                  /    __________ \
                  |   /  -C1 - x  |
        C1   x    |-\/  e         |
        -- + - + W|---------------|
        2    2    \       2       /
y(x) = e                           
$$y{\left(x \right)} = e^{\frac{C_{1}}{2} + \frac{x}{2} + W\left(- \frac{\sqrt{e^{- C_{1} - x}}}{2}\right)}$$
                  /   __________\
                  |  /  -C1 - x |
        C1   x    |\/  e        |
        -- + - + W|-------------|
        2    2    \      2      /
y(x) = e                         
$$y{\left(x \right)} = e^{\frac{C_{1}}{2} + \frac{x}{2} + W\left(\frac{\sqrt{e^{- C_{1} - x}}}{2}\right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 1.5990969145781238)
(-5.555555555555555, 4.023469365188064)
(-3.333333333333333, 11.283022800189892)
(-1.1111111111111107, 33.28535724824012)
(1.1111111111111107, 100.10322826075969)
(3.333333333333334, 303.07127370655184)
(5.555555555555557, 919.6315119425575)
(7.777777777777779, 2792.575434727613)
(10.0, 8482.076594342658)
(10.0, 8482.076594342658)