Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=(2y+3/4y+5)^2

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          /    11*y(x)\ 
--(y(x)) = |5 + -------| 
dx         \       4   / 
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(\frac{11 y{\left(x \right)}}{4} + 5\right)^{2}$$
y' = (11*y/4 + 5)^2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \left(\frac{11 y{\left(x \right)}}{4} + 5\right)^{2}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1}{16}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \left(11 y{\left(x \right)} + 20\right)^{2}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\left(11 y{\left(x \right)} + 20\right)^{2}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(11 y{\left(x \right)} + 20\right)^{2}} = \frac{1}{16}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\left(11 y{\left(x \right)} + 20\right)^{2}} = \frac{dx}{16}$$
o
$$\frac{dy}{\left(11 y{\left(x \right)} + 20\right)^{2}} = \frac{dx}{16}$$

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.
$$\int \frac{1}{\left(11 y + 20\right)^{2}}\, dy = \int \frac{1}{16}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{1}{121 y + 220} = Const + \frac{x}{16}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{4 \left(- 55 C_{1} + 55 x + 4\right)}{121 \left(C_{1} - x\right)}$$
Respuesta [src]
       4*(4 - 55*C1 + 55*x)
y(x) = --------------------
           121*(C1 - x)    
$$y{\left(x \right)} = \frac{4 \left(- 55 C_{1} + 55 x + 4\right)}{121 \left(C_{1} - x\right)}$$
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, 1788752172.4431968)
(-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, 9.144805860439919e-71)
(7.777777777777779, 8.388243567717373e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)