Sr Examen

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Ecuación diferencial dv/dt=(500-(5v^2/7))/50

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               v (t)
--(v(t)) = 10 - -----
dt                70 
$$\frac{d}{d t} v{\left(t \right)} = 10 - \frac{v^{2}{\left(t \right)}}{70}$$
v' = 10 - v^2/70
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d t} v{\left(t \right)} = 10 - \frac{v^{2}{\left(t \right)}}{70}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(v)*v' = f2(x)*g2(v),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(t \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(v \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(t \right)} = -1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(v \right)} = \frac{v^{2}{\left(t \right)}}{70} - 10$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(v)/g2(v)*v'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(v)
$$\frac{v^{2}{\left(t \right)}}{70} - 10$$
obtendremos
$$\frac{70 \frac{d}{d t} v{\left(t \right)}}{v^{2}{\left(t \right)} - 700} = -1$$
Con esto hemos separado las variables t y v.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dt,
entonces la ecuación será así
$$\frac{70 dt \frac{d}{d t} v{\left(t \right)}}{v^{2}{\left(t \right)} - 700} = - dt$$
o
$$\frac{70 dv}{v^{2}{\left(t \right)} - 700} = - dt$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por v,
- de la parte derecha la integral por t.
$$\int \frac{70}{v^{2} - 700}\, dv = \int \left(-1\right)\, dt$$
Solución detallada de la integral con v
Solución detallada de la integral con t
Tomemos estas integrales
$$\frac{\sqrt{7} \log{\left(v - 10 \sqrt{7} \right)}}{2} - \frac{\sqrt{7} \log{\left(v + 10 \sqrt{7} \right)}}{2} = Const - t$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica v.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{v_{1}} = v{\left(t \right)} = - \frac{10 \sqrt{7}}{\tanh{\left(C_{1} - \frac{\sqrt{7} t}{7} \right)}}$$
Respuesta [src]
                 ___     
           -10*\/ 7      
v(t) = ------------------
           /         ___\
           |     t*\/ 7 |
       tanh|C1 - -------|
           \        7   /
$$v{\left(t \right)} = - \frac{10 \sqrt{7}}{\tanh{\left(C_{1} - \frac{\sqrt{7} t}{7} \right)}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(t, v):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 18.53341280102294)
(-5.555555555555555, 24.775501860379194)
(-3.333333333333333, 26.135656859959155)
(-1.1111111111111107, 26.397219636417823)
(1.1111111111111107, 26.446263809841803)
(3.333333333333334, 26.455415853733804)
(5.555555555555557, 26.457122138941003)
(7.777777777777779, 26.45744023988659)
(10.0, 26.457499533381277)
(10.0, 26.457499533381277)