Sr Examen

Ecuación diferencial dy/y^4=x^2dx

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

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - x^{2}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - y^{4}{\left(x \right)}$$
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
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{4}{\left(x \right)}} = - x^{2}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{4}{\left(x \right)}} = - dx x^{2}$$
o
$$- \frac{dy}{y^{4}{\left(x \right)}} = - dx x^{2}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y^{4}}\right)\, dy = \int \left(- x^{2}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{1}{3 y^{3}} = Const - \frac{x^{3}}{3}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{3}}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{3}}} \left(-1 - \sqrt{3} i\right)}{2}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{3}}} \left(-1 + \sqrt{3} i\right)}{2}$$
Respuesta [src]
            _________
           /   -1    
y(x) =    /  ------- 
       3 /         3 
       \/    C1 + x  
$$y{\left(x \right)} = \sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{3}}}$$
            _________               
           /   -1     /         ___\
          /  ------- *\-1 - I*\/ 3 /
       3 /         3                
       \/    C1 + x                 
y(x) = -----------------------------
                     2              
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{3}}} \left(-1 - \sqrt{3} i\right)}{2}$$
            _________               
           /   -1     /         ___\
          /  ------- *\-1 + I*\/ 3 /
       3 /         3                
       \/    C1 + x                 
y(x) = -----------------------------
                     2              
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt[3]{- \frac{1}{C_{1} + x^{3}}} \left(-1 + \sqrt{3} i\right)}{2}$$
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral