Sr Examen

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Ecuación diferencial dy/(4*x^3)=dx/(9*y^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                 
--(y(x))          
dx            1   
-------- = -------
     3        2   
  4*x      9*y (x)
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{4 x^{3}} = \frac{1}{9 y^{2}{\left(x \right)}}$$
y'/(4*x^3) = 1/(9*y^2)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{4 x^{3}} = \frac{1}{9 y^{2}{\left(x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - x^{3}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \frac{4}{9 y^{2}{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \frac{4}{9 y^{2}{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$- \frac{9 y^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{4} = - x^{3}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{9 dx y^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{4} = - dx x^{3}$$
o
$$- \frac{9 dy y^{2}{\left(x \right)}}{4} = - dx x^{3}$$

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.
$$\int \left(- \frac{9 y^{2}}{4}\right)\, dy = \int \left(- x^{3}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{3 y^{3}}{4} = Const - \frac{x^{4}}{4}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{C_{1} + \frac{x^{4}}{3}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 - \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{x^{4}}{3}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 + \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{x^{4}}{3}}}{2}$$
Respuesta [src]
            _________
           /       4 
          /       x  
y(x) = 3 /   C1 + -- 
       \/         3  
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{C_{1} + \frac{x^{4}}{3}}$$
            _________               
           /       4                
          /       x   /         ___\
       3 /   C1 + -- *\-1 - I*\/ 3 /
       \/         3                 
y(x) = -----------------------------
                     2              
$$y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 - \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{x^{4}}{3}}}{2}$$
            _________               
           /       4                
          /       x   /         ___\
       3 /   C1 + -- *\-1 + I*\/ 3 /
       \/         3                 
y(x) = -----------------------------
                     2              
$$y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 + \sqrt{3} i\right) \sqrt[3]{C_{1} + \frac{x^{4}}{3}}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, -0.004364983777483586)
(-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, 2.5910489201161894e+184)
(7.777777777777779, 8.388243567735518e+296)
(10.0, 9.036991477623112e-277)
(10.0, 9.036991477623112e-277)