Sr Examen

Ecuación diferencial y'=7e^(5x-3y)

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             -3*y(x) + 5*x
--(y(x)) = 7*e             
dx                         
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 7 e^{5 x - 3 y{\left(x \right)}}$$
y' = 7*exp(5*x - 3*y)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$- 7 e^{5 x - 3 y{\left(x \right)}} + \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Sustituimos
$$u{\left(x \right)} = 5 x - 3 y{\left(x \right)}$$
y porque
$$5 - 3 \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}$$
entonces
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{5}{3} - \frac{\frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{3}$$
sustituimos
$$- 7 e^{5 x} e^{- 5 x + u{\left(x \right)}} + \frac{d}{d x} \left(\frac{5 x}{3} - \frac{u{\left(x \right)}}{3}\right) = 0$$
o
$$- 7 e^{u{\left(x \right)}} - \frac{\frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{3} + \frac{5}{3} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(u)*u' = f2(x)*g2(u),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(u \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = -1$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(u \right)} = 21 e^{u{\left(x \right)}} - 5$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(u)/g2(u)*u'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(u)
$$21 e^{u{\left(x \right)}} - 5$$
obtendremos
$$\frac{\frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{21 e^{u{\left(x \right)}} - 5} = -1$$
Con esto hemos separado las variables x y u.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$\frac{dx \frac{d}{d x} u{\left(x \right)}}{21 e^{u{\left(x \right)}} - 5} = - dx$$
o
$$\frac{du}{21 e^{u{\left(x \right)}} - 5} = - dx$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por u,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int \frac{1}{21 e^{u} - 5}\, du = \int \left(-1\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con u
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{u}{5} + \frac{\log{\left(e^{u} - \frac{5}{21} \right)}}{5} = Const - x$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica u.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{u_{1}} = x - \frac{u{\left(x \right)}}{5} + \frac{\log{\left(e^{u{\left(x \right)}} - \frac{5}{21} \right)}}{5} = C_{1}$$
hacemos cambio inverso
$$y{\left(x \right)} = \frac{5 x}{3} - \frac{u{\left(x \right)}}{3}$$
$$y1 = y(x) = - \frac{C_{1}}{3} + \frac{5 x}{3}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
factorable
separable
1st power series
lie group
separable Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.7500000000000004)
(-5.555555555555555, 0.750000000817987)
(-3.333333333333333, 0.7500000290007919)
(-1.1111111111111107, 0.7505704420599077)
(1.1111111111111107, 2.3331117428844537)
(3.333333333333334, 6.033917107306659)
(5.555555555555557, 9.737620767000955)
(7.777777777777779, 13.44132447114293)
(10.0, 17.14502817497098)
(10.0, 17.14502817497098)