Sr Examen

Ecuación diferencial xdy=y^4dx

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

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

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

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

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y^{4}}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{x}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{1}{3 y^{3}} = Const - \log{\left(x \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + 3 \log{\left(x \right)}}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + \log{\left(x \right)}}} \left(- 3^{\frac{2}{3}} + \left(-3\right) \sqrt[6]{3} i\right)}{6}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + \log{\left(x \right)}}} \left(- 3^{\frac{2}{3}} + 3 \sqrt[6]{3} i\right)}{6}$$
Respuesta [src]
           _______________
          /      -1       
y(x) = 3 /  ------------- 
       \/   C1 + 3*log(x) 
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + 3 \log{\left(x \right)}}}$$
           _____________                     
          /     -1       /   2/3       6 ___\
       3 /  ----------- *\- 3    - 3*I*\/ 3 /
       \/   C1 + log(x)                      
y(x) = --------------------------------------
                         6                   
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + \log{\left(x \right)}}} \left(- 3^{\frac{2}{3}} - 3 \sqrt[6]{3} i\right)}{6}$$
           _____________                     
          /     -1       /   2/3       6 ___\
       3 /  ----------- *\- 3    + 3*I*\/ 3 /
       \/   C1 + log(x)                      
y(x) = --------------------------------------
                         6                   
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + \log{\left(x \right)}}} \left(- 3^{\frac{2}{3}} + 3 \sqrt[6]{3} i\right)}{6}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.6840404746205591)
(-5.555555555555555, 0.6230926049158022)
(-3.333333333333333, 0.5609219499662333)
(-1.1111111111111107, 0.4814273920801435)
(1.1111111111111107, 0.16417492473669962)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 1.5010063194974072e-76)
(7.777777777777779, 8.388243567737018e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)