Sr Examen

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Ecuación diferencial (1+(exp^x))y*dy-(exp^y)*dx=0

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]
   y(x)   d               d         x         
- e     + --(y(x))*y(x) + --(y(x))*e *y(x) = 0
          dx              dx                  
$$y{\left(x \right)} e^{x} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - e^{y{\left(x \right)}} = 0$$
y*exp(x)*y' + y*y' - exp(y) = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$y{\left(x \right)} e^{x} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - e^{y{\left(x \right)}} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- dx y{\left(x \right)} e^{- y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{dx}{e^{x} + 1}$$
o
$$- dy y{\left(x \right)} e^{- y{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{e^{x} + 1}$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - W\left(C_{1} + \frac{x}{e^{1}} - \frac{\log{\left(e^{x} + 1 \right)}}{e^{1}}\right) - 1$$
Respuesta [src]
             /        -1    -1    /     x\\
y(x) = -1 - W\C1 + x*e   - e  *log\1 + e //
$$y{\left(x \right)} = - W\left(C_{1} + \frac{x}{e} - \frac{\log{\left(e^{x} + 1 \right)}}{e}\right) - 1$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st power series
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 37.82101238774217)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 4.1259321722598064e-61)
(7.777777777777779, 8.388243567719161e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)