Sr Examen

Ecuación diferencial y-2xy'=5+(×^3)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                      3 d       
- 2*x*--(y(x)) + y(x) = 5 + x *--(y(x))
      dx                       dx      
$$- 2 x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + y{\left(x \right)} = x^{3} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 5$$
-2*x*y' + y = x^3*y' + 5
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$- x^{3} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - 2 x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + y{\left(x \right)} - 5 = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1}{x \left(x^{2} + 2\right)}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y{\left(x \right)} - 5$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y{\left(x \right)} - 5$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} - 5} = \frac{1}{x \left(x^{2} + 2\right)}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} - 5} = \frac{dx}{x \left(x^{2} + 2\right)}$$
o
$$\frac{dy}{y{\left(x \right)} - 5} = \frac{dx}{x \left(x^{2} + 2\right)}$$

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.
$$\int \frac{1}{y - 5}\, dy = \int \frac{1}{x \left(x^{2} + 2\right)}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\log{\left(y - 5 \right)} = Const + \frac{\log{\left(x \right)}}{2} - \frac{\log{\left(x^{2} + 2 \right)}}{4}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{C_{1} \sqrt{x}}{\sqrt[4]{x^{2} + 2}} + 5$$
Respuesta [src]
                  ___ 
             C1*\/ x  
y(x) = 5 + -----------
              ________
           4 /      2 
           \/  2 + x  
$$y{\left(x \right)} = \frac{C_{1} \sqrt{x}}{\sqrt[4]{x^{2} + 2}} + 5$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
1st linear
almost linear
lie group
separable Integral
1st exact Integral
1st linear Integral
almost linear Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.7634976544618421)
(-5.555555555555555, 0.7954265294738467)
(-3.333333333333333, 0.9020332481748978)
(-1.1111111111111107, 1.642905482308267)
(1.1111111111111107, 4.569321288260854)
(3.333333333333334, 4.47427553274885)
(5.555555555555557, 4.4605991277783295)
(7.777777777777779, 4.456503035333081)
(10.0, 4.454771450403487)
(10.0, 4.454771450403487)