Sr Examen

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Ecuación diferencial sqrt(25-y^2)-exp(-x)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]
   ____________                   
  /       2       d         -x    
\/  25 - y (x)  - --(y(x))*e   = 0
                  dx              
$$\sqrt{25 - y^{2}{\left(x \right)}} - e^{- x} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
sqrt(25 - y^2) - exp(-x)*y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sqrt{25 - y^{2}{\left(x \right)}} - e^{- x} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = e^{x}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \sqrt{25 - y^{2}{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\sqrt{25 - y^{2}{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{25 - y^{2}{\left(x \right)}}} = e^{x}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{25 - y^{2}{\left(x \right)}}} = dx e^{x}$$
o
$$\frac{dy}{\sqrt{25 - y^{2}{\left(x \right)}}} = dx e^{x}$$

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.
$$\int \frac{1}{\sqrt{25 - y^{2}}}\, dy = \int e^{x}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\operatorname{asin}{\left(\frac{y}{5} \right)} = Const + e^{x}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = 5 \sin{\left(C_{1} + e^{x} \right)}$$
Respuesta [src]
            /      x\
y(x) = 5*sin\C1 + e /
$$y{\left(x \right)} = 5 \sin{\left(C_{1} + e^{x} \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st power series
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.7518466206567309)
(-5.555555555555555, 0.7688811710960828)
(-3.333333333333333, 0.9256146741965069)
(-1.1111111111111107, 2.307635816145754)
(1.1111111111111107, nan)
(3.333333333333334, nan)
(5.555555555555557, nan)
(7.777777777777779, nan)
(10.0, nan)
(10.0, nan)