Sr Examen

Ecuación diferencial (y-4xy)dx=(2*x^2*y^2)dy

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  2    d       
-4*x*y(x) + y(x) = 2*x *y (x)*--(y(x))
                              dx      
$$- 4 x y{\left(x \right)} + y{\left(x \right)} = 2 x^{2} y^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}$$
-4*x*y + y = 2*x^2*y^2*y'
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$2 x^{2} y^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - 4 x y{\left(x \right)} + y{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1 - 4 x}{2 x^{2}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{1 - 4 x}{2 x^{2}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{dx \left(1 - 4 x\right)}{2 x^{2}}$$
o
$$dy y{\left(x \right)} = \frac{dx \left(1 - 4 x\right)}{2 x^{2}}$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = 0$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)} - \frac{1}{x}}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)} - \frac{1}{x}}$$
Respuesta [src]
y(x) = 0
$$y{\left(x \right)} = 0$$
            ___________________
           /      1            
y(x) = -  /  C1 - - - 4*log(x) 
        \/        x            
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)} - \frac{1}{x}}$$
           ___________________
          /      1            
y(x) =   /  C1 - - - 4*log(x) 
       \/        x            
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} - 4 \log{\left(x \right)} - \frac{1}{x}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 1.263459128345439)
(-5.555555555555555, 1.7302157898566135)
(-3.333333333333333, 2.270891838165349)
(-1.1111111111111107, 3.1861265443716307)
(1.1111111111111107, 929663.7095585022)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 4.1259321722598064e-61)
(7.777777777777779, 8.388243571811431e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)