Sr Examen

Ecuación diferencial xdy-(y+sqrty)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]
    ______            d           
- \/ y(x)  - y(x) + x*--(y(x)) = 0
                      dx          
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - \sqrt{y{\left(x \right)}} - y{\left(x \right)} = 0$$
x*y' - sqrt(y) - y = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} - \sqrt{y{\left(x \right)}} - y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - 2 \sqrt{x} e^{- \frac{C_{1}}{2}} + x e^{- C_{1}} + 1$$
Respuesta [src]
                             -C1 
                             ----
              -C1       ___   2  
y(x) = 1 + x*e    - 2*\/ x *e    
$$y{\left(x \right)} = - 2 \sqrt{x} e^{- \frac{C_{1}}{2}} + x e^{- C_{1}} + 1$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.4169023274618817)
(-5.555555555555555, 0.1527662895638339)
(-3.333333333333333, 0.005983096365912034)
(-1.1111111111111107, nan)
(1.1111111111111107, nan)
(3.333333333333334, nan)
(5.555555555555557, nan)
(7.777777777777779, nan)
(10.0, nan)
(10.0, nan)