Sr Examen

Ecuación diferencial (2y-x+1)dx+(4y-2x+6)dy=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              d            d                
1 - x + 2*y(x) + 6*--(y(x)) - 2*x*--(y(x)) + 4*--(y(x))*y(x) = 0
                   dx             dx           dx               
$$- 2 x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - x + 4 y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 2 y{\left(x \right)} + 6 \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 1 = 0$$
-2*x*y' - x + 4*y*y' + 2*y + 6*y' + 1 = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$- 2 x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - x + 4 y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 2 y{\left(x \right)} + 6 \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 1 = 0$$
Sustituimos
$$u{\left(x \right)} = - 2 x + 4 y{\left(x \right)} + 6$$
y porque
$$4 \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - 2 = \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}$$
entonces
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{\frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{4} + \frac{1}{2}$$
sustituimos
$$- 2 x \frac{d}{d x} \left(\frac{x}{2} + \frac{u{\left(x \right)}}{4} - \frac{3}{2}\right) + 4 \left(\frac{x}{2} + \frac{u{\left(x \right)}}{4} - \frac{3}{2}\right) \frac{d}{d x} \left(\frac{x}{2} + \frac{u{\left(x \right)}}{4} - \frac{3}{2}\right) + \frac{u{\left(x \right)}}{2} + 6 \frac{d}{d x} \left(\frac{x}{2} + \frac{u{\left(x \right)}}{4} - \frac{3}{2}\right) - 2 = 0$$
o
$$\frac{u{\left(x \right)} \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{4} + u{\left(x \right)} - 2 = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(u)*u' = f2(x)*g2(u),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(u \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = -1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(u \right)} = 4 - \frac{8}{u{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(u)/g2(u)*u'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(u)
$$4 - \frac{8}{u{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$\frac{u{\left(x \right)} \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{4 \left(u{\left(x \right)} - 2\right)} = -1$$
Con esto hemos separado las variables x y u.

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

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por u,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int \frac{u}{4 \left(u - 2\right)}\, du = \int \left(-1\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con u
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{u}{4} + \frac{\log{\left(u - 2 \right)}}{2} = Const - x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica u.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{u_{1}} = u{\left(x \right)} = 2 W\left(C_{1} e^{- 2 x - 1}\right) + 2$$
hacemos cambio inverso
$$y{\left(x \right)} = \frac{x}{2} + \frac{u{\left(x \right)}}{4} - \frac{3}{2}$$
$$y1 = y(x) = \frac{x}{2} + \frac{W\left(C_{1} e^{- 2 x - 1}\right)}{2} - 1$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
1st power series
lie group
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, -0.1809634976528344)
(-5.555555555555555, -1.023947235665411)
(-3.333333333333333, -1.6411567572021448)
(-1.1111111111111107, -1.4757281243290628)
(1.1111111111111107, -0.44334711419642575)
(3.333333333333334, 0.666679581617901)
(5.555555555555557, 1.777777928888437)
(7.777777777777779, 2.888888890996668)
(10.0, 3.999999998452047)
(10.0, 3.999999998452047)