Sr Examen

Ecuación diferencial x⋅y′−5=yy(−1)=−12

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   
-5 + x*--(y(x)) = -y (x)
       dx               
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - 5 = - y^{2}{\left(x \right)}$$
x*y' - 5 = -y^2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - 5 = - y^{2}{\left(x \right)}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = \frac{1}{x}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = 5 - y^{2}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$5 - y^{2}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} - 5} = \frac{1}{x}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} - 5} = \frac{dx}{x}$$
o
$$- \frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)} - 5} = \frac{dx}{x}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y^{2} - 5}\right)\, dy = \int \frac{1}{x}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{\sqrt{5} \log{\left(y - \sqrt{5} \right)}}{10} + \frac{\sqrt{5} \log{\left(y + \sqrt{5} \right)}}{10} = Const + \log{\left(x \right)}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{5} \left(x^{2 \sqrt{5}} + e^{2 \sqrt{5} C_{1}}\right)}{x^{2 \sqrt{5}} - e^{2 \sqrt{5} C_{1}}}$$
Respuesta [src]
             /     ___           ___\
         ___ | 2*\/ 5     2*C1*\/ 5 |
       \/ 5 *\x        + e          /
y(x) = ------------------------------
                ___           ___    
            2*\/ 5     2*C1*\/ 5     
           x        - e              
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{5} \left(x^{2 \sqrt{5}} + e^{2 \sqrt{5} C_{1}}\right)}{x^{2 \sqrt{5}} - e^{2 \sqrt{5} C_{1}}}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
separable reduced
lie group
separable Integral
1st exact Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, -0.4693025877716115)
(-5.555555555555555, -1.6696368460880295)
(-3.333333333333333, -2.1709863560635676)
(-1.1111111111111107, -2.2355826591519854)
(1.1111111111111107, -2.2350084326933337)
(3.333333333333334, -2.0963701557536636)
(5.555555555555557, -1.1605047341346675)
(7.777777777777779, 0.3925983319833873)
(10.0, 1.405959508039549)
(10.0, 1.405959508039549)