Sr Examen

Ecuación diferencial dp/dt=4*p*(1-p/6)/5

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]
             /    p(t)\     
           4*|1 - ----|*p(t)
d            \     6  /     
--(p(t)) = -----------------
dt                 5        
$$\frac{d}{d t} p{\left(t \right)} = \frac{4 \left(1 - \frac{p{\left(t \right)}}{6}\right) p{\left(t \right)}}{5}$$
p' = 4*(1 - p/6)*p/5
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d t} p{\left(t \right)} = \frac{4 \left(1 - \frac{p{\left(t \right)}}{6}\right) p{\left(t \right)}}{5}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(p)*p' = f2(x)*g2(p),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(t \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(p \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(t \right)} = \frac{2}{15}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(p \right)} = \left(6 - p{\left(t \right)}\right) p{\left(t \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(p)/g2(p)*p'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(p)
$$\left(6 - p{\left(t \right)}\right) p{\left(t \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d t} p{\left(t \right)}}{\left(p{\left(t \right)} - 6\right) p{\left(t \right)}} = \frac{2}{15}$$
Con esto hemos separado las variables t y p.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dt,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dt \frac{d}{d t} p{\left(t \right)}}{\left(p{\left(t \right)} - 6\right) p{\left(t \right)}} = \frac{2 dt}{15}$$
o
$$- \frac{dp}{\left(p{\left(t \right)} - 6\right) p{\left(t \right)}} = \frac{2 dt}{15}$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por p,
- de la parte derecha la integral por t.
$$\int \left(- \frac{1}{p \left(p - 6\right)}\right)\, dp = \int \frac{2}{15}\, dt$$
Solución detallada de la integral con p
Solución detallada de la integral con t
Tomemos estas integrales
$$\frac{\log{\left(p \right)}}{6} - \frac{\log{\left(p - 6 \right)}}{6} = Const + \frac{2 t}{15}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica p.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{p_{1}} = t + \frac{5 \log{\left(p{\left(t \right)} - 6 \right)}}{4} - \frac{5 \log{\left(p{\left(t \right)} \right)}}{4} = C_{1}$$
Respuesta [src]
    5*log(p(t))   5*log(-6 + p(t))     
t - ----------- + ---------------- = C1
         4               4             
$$t + \frac{5 \log{\left(p{\left(t \right)} - 6 \right)}}{4} - \frac{5 \log{\left(p{\left(t \right)} \right)}}{4} = C_{1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(t, p):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 2.7483940145839547)
(-5.555555555555555, 5.000172832828787)
(-3.333333333333333, 5.8038549997615)
(-1.1111111111111107, 5.965923145123645)
(1.1111111111111107, 5.994213260324276)
(3.333333333333334, 5.9990211823007265)
(5.555555555555557, 5.999834539154262)
(7.777777777777779, 5.999972036638963)
(10.0, 5.999995275172083)
(10.0, 5.999995275172083)