Sr Examen

Ecuación diferencial xy’=(1-y²)1/2

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]
                  2   
  d          1   y (x)
x*--(y(x)) = - - -----
  dx         2     2  
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{1}{2} - \frac{y^{2}{\left(x \right)}}{2}$$
x*y' = 1/2 - y^2/2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{1}{2} - \frac{y^{2}{\left(x \right)}}{2}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

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

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

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{2}{\left(x \right)} - 1} = \frac{dx}{2 x}$$
o
$$- \frac{dy}{y^{2}{\left(x \right)} - 1} = \frac{dx}{2 x}$$

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \frac{C_{1} + x}{- C_{1} + x}$$
Respuesta [src]
       C1 + x
y(x) = ------
       x - C1
$$y{\left(x \right)} = \frac{C_{1} + x}{- C_{1} + x}$$
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, 0.689655117888236)
(-5.555555555555555, 0.5909089391194033)
(-3.333333333333333, 0.39999965594594544)
(-1.1111111111111107, -0.1250006563049857)
(1.1111111111111107, -8.000069309875808)
(3.333333333333334, -13042869678.069923)
(5.555555555555557, 6.397106897951207e+170)
(7.777777777777779, 8.388243567717685e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)