Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=x^3/y

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

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$- y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - x^{3}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{C_{1} + 2 x^{4}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{C_{1} + 2 x^{4}}}{2}$$
Respuesta [src]
           ___________ 
          /         4  
       -\/  C1 + 2*x   
y(x) = ----------------
              2        
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{C_{1} + 2 x^{4}}}{2}$$
          ___________
         /         4 
       \/  C1 + 2*x  
y(x) = --------------
             2       
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{C_{1} + 2 x^{4}}}{2}$$
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, -1.9654083035904878e-08)
(-5.555555555555555, 6.9518346437131e-310)
(-3.333333333333333, 6.95183464469493e-310)
(-1.1111111111111107, 6.9518346425669e-310)
(1.1111111111111107, 6.95183464266333e-310)
(3.333333333333334, 6.9520529151772e-310)
(5.555555555555557, 6.9518346426665e-310)
(7.777777777777779, 6.9520529151835e-310)
(10.0, 6.9520529151835e-310)
(10.0, 6.9520529151835e-310)