Sr Examen

Ecuación diferencial y'+y=10y^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                     2   
--(y(x)) + y(x) = 10*y (x)
dx                        
$$y{\left(x \right)} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 10 y^{2}{\left(x \right)}$$
y + y' = 10*y^2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$y{\left(x \right)} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 10 y^{2}{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \left(10 y{\left(x \right)} - 1\right) y{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\left(10 y{\left(x \right)} - 1\right) y{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(10 y{\left(x \right)} - 1\right) y{\left(x \right)}} = 1$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(10 y{\left(x \right)} - 1\right) y{\left(x \right)}} = dx$$
o
$$\frac{dy}{\left(10 y{\left(x \right)} - 1\right) y{\left(x \right)}} = dx$$

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.
$$\int \frac{1}{y \left(10 y - 1\right)}\, dy = \int 1\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \log{\left(y \right)} + \log{\left(y - \frac{1}{10} \right)} = Const + x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{e^{C_{1} - x}}{10 \left(e^{C_{1} - x} - 1\right)}$$
Respuesta [src]
             C1 - x     
            e           
y(x) = -----------------
          /      C1 - x\
       10*\-1 + e      /
$$y{\left(x \right)} = \frac{e^{C_{1} - x}}{10 \left(e^{C_{1} - x} - 1\right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 633119556.1497196)
(-5.555555555555555, 2.7e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 3.695430796e-315)
(1.1111111111111107, 2.44844136553879e+184)
(3.333333333333334, 3.058860415058058e-57)
(5.555555555555557, 8.735934836677912e+189)
(7.777777777777779, 2.5718481162063698e+151)
(10.0, -3.127441380144104e-210)
(10.0, -3.127441380144104e-210)