Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=3(x^2+2x)e^(-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]
d          /   2      \  -y(x)
--(y(x)) = \3*x  + 6*x/*e     
dx                            
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(3 x^{2} + 6 x\right) e^{- y{\left(x \right)}}$$
y' = (3*x^2 + 6*x)*exp(-y)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(3 x^{2} + 6 x\right) e^{- y{\left(x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$e^{- y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$e^{y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 3 x \left(x + 2\right)$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx e^{y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 3 dx x \left(x + 2\right)$$
o
$$dy e^{y{\left(x \right)}} = 3 dx x \left(x + 2\right)$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \log{\left(C_{1} + x^{3} + 3 x^{2} \right)}$$
Respuesta [src]
          /      3      2\
y(x) = log\C1 + x  + 3*x /
$$y{\left(x \right)} = \log{\left(C_{1} + x^{3} + 3 x^{2} \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st power series
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 6.023667943478019)
(-5.555555555555555, 6.4349348426366415)
(-3.333333333333333, 6.548811313799826)
(-1.1111111111111107, 6.55741620311924)
(1.1111111111111107, 6.5613031747167305)
(3.333333333333334, 6.64961622305461)
(5.555555555555557, 6.873347789065553)
(7.777777777777779, 7.2108967477627965)
(10.0, 7.601960796683645)
(10.0, 7.601960796683645)