Sr Examen

Ecuación diferencial xe^ydx+(x^2+1)dy=0

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]
   y(x)    2 d          d           
x*e     + x *--(y(x)) + --(y(x)) = 0
             dx         dx          
$$x^{2} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + x e^{y{\left(x \right)}} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
x^2*y' + x*exp(y) + y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x^{2} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + x e^{y{\left(x \right)}} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{x}{x^{2} + 1}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = e^{y{\left(x \right)}}$$
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
$$e^{- y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{x}{x^{2} + 1}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \log{\left(- \frac{1}{C_{1} - \log{\left(x^{2} + 1 \right)}} \right)} + \log{\left(2 \right)}$$
Respuesta [src]
                   /      -1        \
y(x) = log(2) + log|----------------|
                   |        /     2\|
                   \C1 - log\1 + x //
$$y{\left(x \right)} = \log{\left(- \frac{1}{C_{1} - \log{\left(x^{2} + 1 \right)}} \right)} + \log{\left(2 \right)}$$
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, 1.494884097927767)
(-5.555555555555555, 37.02448545178463)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 9.144805860439919e-71)
(7.777777777777779, 8.388243567717306e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)