Sr Examen
Ecuación diferencial sqrt(7-x^2)*dy-sqrt(1-y^2)*dx=0
El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉
⌨
Solución
Ha introducido
[src]
___________ ________
/ 2 / 2 d
- \/ 1 - y (x) + \/ 7 - x *--(y(x)) = 0
dx
$$- \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}} + \sqrt{7 - x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
-sqrt(1 - y^2) + sqrt(7 - x^2)*y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$- \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}} + \sqrt{7 - x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{\sqrt{7 - x^{2}}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}} = - \frac{1}{\sqrt{7 - x^{2}}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.
Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}} = - \frac{dx}{\sqrt{7 - x^{2}}}$$
o
$$- \frac{dy}{\sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}} = - \frac{dx}{\sqrt{7 - x^{2}}}$$
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.
$$\int \left(- \frac{1}{\sqrt{1 - y^{2}}}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{\sqrt{7 - x^{2}}}\right)\, dx$$
Tomemos estas integrales
$$- \operatorname{asin}{\left(y \right)} = Const - \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{7} x}{7} \right)}$$
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)
La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sin{\left(C_{1} + \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{7} x}{7} \right)} \right)}$$
$$- \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}} + \sqrt{7 - x^{2}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),
donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{\sqrt{7 - x^{2}}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).
Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}} = - \frac{1}{\sqrt{7 - x^{2}}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.
Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{\sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}} = - \frac{dx}{\sqrt{7 - x^{2}}}$$
o
$$- \frac{dy}{\sqrt{1 - y^{2}{\left(x \right)}}} = - \frac{dx}{\sqrt{7 - x^{2}}}$$
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.
$$\int \left(- \frac{1}{\sqrt{1 - y^{2}}}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{\sqrt{7 - x^{2}}}\right)\, dx$$
Tomemos estas integrales
$$- \operatorname{asin}{\left(y \right)} = Const - \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{7} x}{7} \right)}$$
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)
La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \sin{\left(C_{1} + \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{7} x}{7} \right)} \right)}$$
Respuesta
[src]
/ / ___\\
| |x*\/ 7 ||
y(x) = sin|C1 + asin|-------||
\ \ 7 //
$$y{\left(x \right)} = \sin{\left(C_{1} + \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{7} x}{7} \right)} \right)}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st power series
lie group
separable 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)