Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=3√xy

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} + C_{1} x^{\frac{3}{2}} + x^{3}$$
Respuesta [src]
              2         ____
        3   C1         /  3 
y(x) = x  + --- - C1*\/  x  
             4              
$$y{\left(x \right)} = \frac{C_{1}^{2}}{4} - C_{1} \sqrt{x^{3}} + x^{3}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
1st exact
1st power series
lie group
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, nan)
(-5.555555555555555, nan)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, nan)
(1.1111111111111107, nan)
(3.333333333333334, nan)
(5.555555555555557, nan)
(7.777777777777779, nan)
(10.0, nan)
(10.0, nan)