Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dt=y^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           3   
--(y(t)) = y (t)
dt              
$$\frac{d}{d t} y{\left(t \right)} = y^{3}{\left(t \right)}$$
y' = y^3
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d t} y{\left(t \right)} = y^{3}{\left(t \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(t \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(t \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y^{3}{\left(t \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

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

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

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 t.
$$\int \frac{1}{y^{3}}\, dy = \int 1\, dt$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con t
Tomemos estas integrales
$$- \frac{1}{2 y^{2}} = Const + t$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(t \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + t}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(t \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + t}}}{2}$$
Respuesta [src]
                  ________ 
          ___    /  -1     
       -\/ 2 *  /  ------  
              \/   C1 + t  
y(t) = --------------------
                2          
$$y{\left(t \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + t}}}{2}$$
                 ________
         ___    /  -1    
       \/ 2 *  /  ------ 
             \/   C1 + t 
y(t) = ------------------
               2         
$$y{\left(t \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + t}}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(t, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 18343.074243032126)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 6.600395962365997e-42)
(7.777777777777779, 8.388243566975729e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)