Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=y^2-4y+2

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = x - \frac{\sqrt{2} \log{\left(y{\left(x \right)} - 2 - \sqrt{2} \right)}}{4} + \frac{\sqrt{2} \log{\left(y{\left(x \right)} - 2 + \sqrt{2} \right)}}{4} = C_{1}$$
Respuesta [src]
      ___    /       ___       \     ___    /       ___       \     
    \/ 2 *log\-2 - \/ 2  + y(x)/   \/ 2 *log\-2 + \/ 2  + y(x)/     
x - ---------------------------- + ---------------------------- = C1
                 4                              4                   
$$x - \frac{\sqrt{2} \log{\left(y{\left(x \right)} - 2 - \sqrt{2} \right)}}{4} + \frac{\sqrt{2} \log{\left(y{\left(x \right)} - 2 + \sqrt{2} \right)}}{4} = C_{1}$$
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, 0.5861112420696821)
(-5.555555555555555, 0.5857870430641098)
(-3.333333333333333, 0.5857864388491226)
(-1.1111111111111107, 0.5857864372193818)
(1.1111111111111107, 0.58578643755365)
(3.333333333333334, 0.5857864375694587)
(5.555555555555557, 0.5857864375852674)
(7.777777777777779, 0.585786437601076)
(10.0, 0.5857864376168846)
(10.0, 0.5857864376168846)