Sr Examen

Ecuación diferencial xy`+y=2y^2

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                    2   
x*--(y(x)) + y(x) = 2*y (x)
  dx                       
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + y{\left(x \right)} = 2 y^{2}{\left(x \right)}$$
x*y' + y = 2*y^2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + y{\left(x \right)} = 2 y^{2}{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(2 y{\left(x \right)} - 1\right) y{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x}$$
o
$$- \frac{dy}{\left(2 y{\left(x \right)} - 1\right) y{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y \left(2 y - 1\right)}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{x}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\log{\left(y \right)} - \log{\left(y - \frac{1}{2} \right)} = Const - \log{\left(x \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{C_{1}}{2 \left(- C_{1} + x\right)}$$
Respuesta [src]
          -C1    
y(x) = ----------
       2*(x - C1)
$$y{\left(x \right)} = - \frac{C_{1}}{2 \left(- C_{1} + x\right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.6750000182360473)
(-5.555555555555555, 0.6136363916630551)
(-3.333333333333333, 0.5625000170576253)
(-1.1111111111111107, 0.5192307674439889)
(1.1111111111111107, 0.482142515763802)
(3.333333333333334, 0.44999912071577836)
(5.555555555555557, 0.4218736744146133)
(7.777777777777779, 0.39705719246100274)
(10.0, 0.3749981345269496)
(10.0, 0.3749981345269496)