Sr Examen

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Ecuación diferencial dy/dx=2*k*(150-y)^2/9

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          2*k*(150 - y(x)) 
--(y(x)) = -----------------
dx                 9        
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{2 k \left(150 - y{\left(x \right)}\right)^{2}}{9}$$
y' = 2*k*(150 - y)^2/9
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{2 k \left(150 - y{\left(x \right)}\right)^{2}}{9}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{2 k}{9}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \left(y{\left(x \right)} - 150\right)^{2}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\left(y{\left(x \right)} - 150\right)^{2}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} - 150\right)^{2}} = \frac{2 k}{9}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(y{\left(x \right)} - 150\right)^{2}} = \frac{2 dx k}{9}$$
o
$$\frac{dy}{\left(y{\left(x \right)} - 150\right)^{2}} = \frac{2 dx k}{9}$$

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.
$$\int \frac{1}{\left(y - 150\right)^{2}}\, dy = \int \frac{2 k}{9}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{1}{y - 150} = Const + \frac{2 k x}{9}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{3 \left(450 C_{1} + 100 k x - 3\right)}{9 C_{1} + 2 k x}$$
Respuesta [src]
       3*(-3 + 450*C1 + 100*k*x)
y(x) = -------------------------
              9*C1 + 2*k*x      
$$y{\left(x \right)} = \frac{3 \left(450 C_{1} + 100 k x - 3\right)}{9 C_{1} + 2 k x}$$
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral