Sr Examen

Ecuación diferencial sqrt(3+x^2)*y’=xy^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]
   ________                   
  /      2  d             3   
\/  3 + x  *--(y(x)) = x*y (x)
            dx                
$$\sqrt{x^{2} + 3} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x y^{3}{\left(x \right)}$$
sqrt(x^2 + 3)*y' = x*y^3
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sqrt{x^{2} + 3} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = x y^{3}{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{x}{\sqrt{x^{2} + 3}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y^{3}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y^{3}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{3}{\left(x \right)}} = \frac{x}{\sqrt{x^{2} + 3}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{3}{\left(x \right)}} = \frac{dx x}{\sqrt{x^{2} + 3}}$$
o
$$\frac{dy}{y^{3}{\left(x \right)}} = \frac{dx x}{\sqrt{x^{2} + 3}}$$

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.
$$\int \frac{1}{y^{3}}\, dy = \int \frac{x}{\sqrt{x^{2} + 3}}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{1}{2 y^{2}} = Const + \sqrt{x^{2} + 3}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + \sqrt{x^{2} + 3}}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + \sqrt{x^{2} + 3}}}}{2}$$
Respuesta [src]
                    __________________ 
          ___      /       -1          
       -\/ 2 *    /  ----------------  
                 /           ________  
                /           /      2   
              \/     C1 + \/  3 + x    
y(x) = --------------------------------
                      2                
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + \sqrt{x^{2} + 3}}}}{2}$$
                   __________________
         ___      /       -1         
       \/ 2 *    /  ---------------- 
                /           ________ 
               /           /      2  
             \/     C1 + \/  3 + x   
y(x) = ------------------------------
                     2               
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + \sqrt{x^{2} + 3}}}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.4036013818976643)
(-5.555555555555555, 0.3095371218147653)
(-3.333333333333333, 0.26204770696091106)
(-1.1111111111111107, 0.2359648900699096)
(1.1111111111111107, 0.23596493284277362)
(3.333333333333334, 0.2620476813786175)
(5.555555555555557, 0.3095370797479198)
(7.777777777777779, 0.4036014136561058)
(10.0, 0.7500008690893986)
(10.0, 0.7500008690893986)