Sr Examen

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Ecuación diferencial sqrt(x)*y'=(x+1)/sqrt(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           1 + x  
\/ x *--(y(x)) = --------
      dx           ______
                 \/ y(x) 
$$\sqrt{x} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{x + 1}{\sqrt{y{\left(x \right)}}}$$
sqrt(x)*y' = (x + 1)/sqrt(y)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\sqrt{x} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{x + 1}{\sqrt{y{\left(x \right)}}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 + \sqrt{3} i\right) \left(C_{1} + x^{\frac{3}{2}} + 3 \sqrt{x}\right)^{\frac{2}{3}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 - \sqrt{3} i\right) \left(C_{1} + x^{\frac{3}{2}} + 3 \sqrt{x}\right)^{\frac{2}{3}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{3}} = y{\left(x \right)} = \left(C_{1} + x^{\frac{3}{2}} + 3 \sqrt{x}\right)^{\frac{2}{3}}$$
Respuesta [src]
                            2/3               
       /      3/2       ___\    /         ___\
       \C1 + x    + 3*\/ x /   *\-1 + I*\/ 3 /
y(x) = ---------------------------------------
                          2                   
$$y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 + \sqrt{3} i\right) \left(C_{1} + x^{\frac{3}{2}} + 3 \sqrt{x}\right)^{\frac{2}{3}}}{2}$$
                            2/3               
       /      3/2       ___\    /         ___\
       \C1 + x    + 3*\/ x /   *\-1 - I*\/ 3 /
y(x) = ---------------------------------------
                          2                   
$$y{\left(x \right)} = \frac{\left(-1 - \sqrt{3} i\right) \left(C_{1} + x^{\frac{3}{2}} + 3 \sqrt{x}\right)^{\frac{2}{3}}}{2}$$
                            2/3
       /      3/2       ___\   
y(x) = \C1 + x    + 3*\/ x /   
$$y{\left(x \right)} = \left(C_{1} + x^{\frac{3}{2}} + 3 \sqrt{x}\right)^{\frac{2}{3}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
Bernoulli
lie group
separable Integral
Bernoulli 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)