Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=0.1y(2-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          (2 - y(x))*y(x)
--(y(x)) = ---------------
dx                10      
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{\left(2 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}}{10}$$
y' = (2 - y)*y/10
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{\left(2 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}}{10}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\left(2 - y{\left(x \right)}\right) y{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} - 2\right) y{\left(x \right)}} = \frac{1}{10}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} - 2\right) y{\left(x \right)}} = \frac{dx}{10}$$
o
$$- \frac{dy}{\left(y{\left(x \right)} - 2\right) y{\left(x \right)}} = \frac{dx}{10}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y \left(y - 2\right)}\right)\, dy = \int \frac{1}{10}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{\log{\left(y \right)}}{2} - \frac{\log{\left(y - 2 \right)}}{2} = Const + \frac{x}{10}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = x + 5 \log{\left(y{\left(x \right)} - 2 \right)} - 5 \log{\left(y{\left(x \right)} \right)} = C_{1}$$
Respuesta [src]
x - 5*log(y(x)) + 5*log(-2 + y(x)) = C1
$$x + 5 \log{\left(y{\left(x \right)} - 2 \right)} - 5 \log{\left(y{\left(x \right)} \right)} = C_{1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.9668216373128649)
(-5.555555555555555, 1.1868118193629904)
(-3.333333333333333, 1.3895367163739258)
(-1.1111111111111107, 1.560441035004257)
(1.1111111111111107, 1.6940346353407385)
(3.333333333333334, 1.7924266981786405)
(5.555555555555557, 1.8617599745481466)
(7.777777777777779, 1.9091089740383655)
(10.0, 1.9407563652543849)
(10.0, 1.9407563652543849)