Sr Examen

Ecuación diferencial 2xy'-y=lny

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = - 2 \int\limits^{y{\left(x \right)}} \frac{1}{y + \log{\left(y \right)}}\, dy = C_{1} - \log{\left(x \right)}$$
Respuesta [src]
    y(x)                           
      /                            
     |                             
     |      1                      
-2*  |  ---------- dy = C1 - log(x)
     |  y + log(y)                 
     |                             
    /                              
                                   
$$- 2 \int\limits^{y{\left(x \right)}} \frac{1}{y + \log{\left(y \right)}}\, dy = C_{1} - \log{\left(x \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
separable reduced
lie group
separable Integral
1st exact Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.699745492662462)
(-5.555555555555555, 0.6525490611064089)
(-3.333333333333333, 0.6102872319914091)
(-1.1111111111111107, 0.5767767734426834)
(1.1111111111111107, 0.5656063877637936)
(3.333333333333334, 0.5601095576901763)
(5.555555555555557, 0.5528384794726329)
(7.777777777777779, 0.5442613001714511)
(10.0, 0.5345825039486589)
(10.0, 0.5345825039486589)