Sr Examen

Ecuación diferencial yy’+x^3=3

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]
 3   d                
x  + --(y(x))*y(x) = 3
     dx               
$$x^{3} + y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 3$$
x^3 + y*y' = 3
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x^{3} + y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 3$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = x^{3} - 3$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \frac{1}{y{\left(x \right)}}$$
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
$$- y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x^{3} - 3$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- dx y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = dx \left(x^{3} - 3\right)$$
o
$$- dy y{\left(x \right)} = dx \left(x^{3} - 3\right)$$

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.
$$\int \left(- y\right)\, dy = \int \left(x^{3} - 3\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{y^{2}}{2} = Const + \frac{x^{4}}{4} - 3 x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{C_{1} - 2 x^{4} + 24 x}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{C_{1} - 2 x^{4} + 24 x}}{2}$$
Respuesta [src]
           __________________ 
          /         4         
       -\/  C1 - 2*x  + 24*x  
y(x) = -----------------------
                  2           
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{C_{1} - 2 x^{4} + 24 x}}{2}$$
          __________________
         /         4        
       \/  C1 - 2*x  + 24*x 
y(x) = ---------------------
                 2          
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{C_{1} - 2 x^{4} + 24 x}}{2}$$
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, 56.428223988183966)
(-5.555555555555555, 67.46058236041917)
(-3.333333333333333, 70.56085726168642)
(-1.1111111111111107, 71.08540166109188)
(1.1111111111111107, 71.17912417132241)
(3.333333333333334, 70.84373288184723)
(5.555555555555557, 67.95290024324738)
(7.777777777777779, 57.24925373703383)
(10.0, 10.980026862174396)
(10.0, 10.980026862174396)