Sr Examen

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Ecuación diferencial sqrt(1+(x^2))dy=x(e^y)dx

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  d             y(x)
\/  1 + x  *--(y(x)) = x*e    
            dx                
$$\sqrt{x^{2} + 1} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x e^{y{\left(x \right)}}$$
sqrt(x^2 + 1)*y' = x*exp(y)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sqrt{x^{2} + 1} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x e^{y{\left(x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \log{\left(- \frac{1}{C_{1} + \sqrt{x^{2} + 1}} \right)}$$
Respuesta [src]
          /      -1        \
y(x) = log|----------------|
          |        ________|
          |       /      2 |
          \C1 + \/  1 + x  /
$$y{\left(x \right)} = \log{\left(- \frac{1}{C_{1} + \sqrt{x^{2} + 1}} \right)}$$
Clasificación
separable
1st power series
lie group
separable Integral