Sr Examen

Ecuación diferencial 3e^x=(3+e^x)yy’

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

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{3 e^{x}}{e^{x} + 3}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
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
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{3 e^{x}}{e^{x} + 3}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} + 6 \log{\left(e^{x} + 3 \right)}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} + 6 \log{\left(e^{x} + 3 \right)}}$$
Respuesta [src]
           ____________________
          /           /     x\ 
y(x) = -\/  C1 + 6*log\3 + e / 
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} + 6 \log{\left(e^{x} + 3 \right)}}$$
          ____________________
         /           /     x\ 
y(x) = \/  C1 + 6*log\3 + e / 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} + 6 \log{\left(e^{x} + 3 \right)}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
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, 0.7504979404468656)
(-5.555555555555555, 0.7550738235950838)
(-3.333333333333333, 0.7958246823432489)
(-1.1111111111111107, 1.0895483286123566)
(1.1111111111111107, 2.181491848681188)
(3.333333333333334, 3.8184783866837733)
(5.555555555555557, 5.231945577729347)
(7.777777777777779, 6.375338395656858)
(10.0, 7.34653349864002)
(10.0, 7.34653349864002)