Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=y^(2/3)-y

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

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

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- y^{\frac{2}{3}}{\left(x \right)} + y{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{- y^{\frac{2}{3}}{\left(x \right)} + y{\left(x \right)}} = -1$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = 3 e^{\frac{C_{1}}{3} - \frac{x}{3}} + 3 e^{\frac{2 C_{1}}{3} - \frac{2 x}{3}} + e^{C_{1} - x} + 1$$
Respuesta [src]
                2*x   2*C1        x   C1          
              - --- + ----      - - + --          
                 3     3          3   3     C1 - x
y(x) = 1 + 3*e             + 3*e         + e      
$$y{\left(x \right)} = 3 e^{\frac{C_{1}}{3} - \frac{x}{3}} + 3 e^{\frac{2 C_{1}}{3} - \frac{2 x}{3}} + e^{C_{1} - x} + 1$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.8748341103075317)
(-5.555555555555555, 0.9389340453972769)
(-3.333333333333333, 0.9705661660442029)
(-1.1111111111111107, 0.9858939807829805)
(1.1111111111111107, 0.9932581470512939)
(3.333333333333334, 0.9967819611601629)
(5.555555555555557, 0.9984649049299905)
(7.777777777777779, 0.9992679318549191)
(10.0, 0.9996509345642994)
(10.0, 0.9996509345642994)