Sr Examen

Ecuación diferencial e^(2x-y)dx=e^(y-2x)dy=0

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]
 -y(x)  2*x   d         -2*x  y(x)
e     *e    = --(y(x))*e    *e    
              dx                  
$$e^{2 x} e^{- y{\left(x \right)}} = e^{- 2 x} e^{y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}$$
exp(2*x)*exp(-y) = exp(-2*x)*exp(y)*y'
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$e^{2 x} e^{- y{\left(x \right)}} - e^{- 2 x} e^{y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Sustituimos
$$u{\left(x \right)} = - 2 x + y{\left(x \right)}$$
y porque
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - 2 = \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}$$
entonces
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{d}{d x} u{\left(x \right)} + 2$$
sustituimos
$$e^{2 x} e^{- 2 x - u{\left(x \right)}} - e^{- 2 x} e^{2 x + u{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} \left(2 x + u{\left(x \right)}\right) = 0$$
o
$$- e^{u{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} u{\left(x \right)} - 2 e^{u{\left(x \right)}} + e^{- u{\left(x \right)}} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(u)*u' = f2(x)*g2(u),

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

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

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

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por u,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int \frac{e^{2 u}}{2 e^{2 u} - 1}\, du = \int \left(-1\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con u
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{\log{\left(e^{2 u} - \frac{1}{2} \right)}}{4} = Const - x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica u.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{u_{1}} = x + \frac{u{\left(x \right)}}{2} + \frac{\log{\left(-2 + e^{- 2 u{\left(x \right)}} \right)}}{4} = C_{1}$$
hacemos cambio inverso
$$y{\left(x \right)} = 2 x + u{\left(x \right)}$$
$$y1 = y(x) = C_{1} + 2 x$$
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, 0.7500000000004254)
(-5.555555555555555, 0.7500000002372833)
(-3.333333333333333, 0.7500001235245709)
(-1.1111111111111107, 0.7506551364647558)
(1.1111111111111107, 1.9256901249545493)
(3.333333333333334, 6.3201003327297185)
(5.555555555555557, 10.764537514183877)
(7.777777777777779, 15.208981964447412)
(10.0, 19.653426409155642)
(10.0, 19.653426409155642)