Sr Examen

Ecuación diferencial ydy/dx+2y=10y³

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                   3   
2*y(x) + --(y(x))*y(x) = 10*y (x)
         dx                      
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 2 y{\left(x \right)} = 10 y^{3}{\left(x \right)}$$
y*y' + 2*y = 10*y^3
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + 2 y{\left(x \right)} = 10 y^{3}{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = -1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = 2 - 10 y^{2}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$2 - 10 y^{2}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{10 y^{2}{\left(x \right)} - 2} = -1$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{10 y^{2}{\left(x \right)} - 2} = - dx$$
o
$$- \frac{dy}{10 y^{2}{\left(x \right)} - 2} = - dx$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{10 y^{2} - 2}\right)\, dy = \int \left(-1\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{\sqrt{5} \log{\left(y - \frac{\sqrt{5}}{5} \right)}}{20} + \frac{\sqrt{5} \log{\left(y + \frac{\sqrt{5}}{5} \right)}}{20} = Const - x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = 0$$
$$\operatorname{y_{2}} = x - \frac{\sqrt{5} \log{\left(y{\left(x \right)} - \frac{\sqrt{5}}{5} \right)}}{20} + \frac{\sqrt{5} \log{\left(y{\left(x \right)} + \frac{\sqrt{5}}{5} \right)}}{20} = C_{1}$$
Respuesta [src]
y(x) = 0
$$y{\left(x \right)} = 0$$
             /    ___       \            /  ___       \     
      ___    |  \/ 5        |     ___    |\/ 5        |     
    \/ 5 *log|- ----- + y(x)|   \/ 5 *log|----- + y(x)|     
             \    5         /            \  5         /     
x - ------------------------- + ----------------------- = C1
                20                         20               
$$x - \frac{\sqrt{5} \log{\left(y{\left(x \right)} - \frac{\sqrt{5}}{5} \right)}}{20} + \frac{\sqrt{5} \log{\left(y{\left(x \right)} + \frac{\sqrt{5}}{5} \right)}}{20} = C_{1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 593955286.4229351)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 6.29567287026948e-66)
(7.777777777777779, 8.38824356771961e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)