Sr Examen

Ecuación diferencial dy/dx=y^(3)*x^(-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]
            3   
d          y (x)
--(y(x)) = -----
dx            2 
             x  
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{y^{3}{\left(x \right)}}{x^{2}}$$
y' = y^3/x^2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = \frac{y^{3}{\left(x \right)}}{x^{2}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{1}{x^{2}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - y^{3}{\left(x \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- y^{3}{\left(x \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{3}{\left(x \right)}} = - \frac{1}{x^{2}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y^{3}{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x^{2}}$$
o
$$- \frac{dy}{y^{3}{\left(x \right)}} = - \frac{dx}{x^{2}}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y^{3}}\right)\, dy = \int \left(- \frac{1}{x^{2}}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{1}{2 y^{2}} = Const + \frac{1}{x}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{x}{C_{1} x - 1}}}{2}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{x}{C_{1} x - 1}}}{2}$$
Respuesta [src]
                  ___________ 
          ___    /    -x      
       -\/ 2 *  /  ---------  
              \/   -1 + C1*x  
y(x) = -----------------------
                  2           
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{x}{C_{1} x - 1}}}{2}$$
                 ___________
         ___    /    -x     
       \/ 2 *  /  --------- 
             \/   -1 + C1*x 
y(x) = ---------------------
                 2          
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{2} \sqrt{- \frac{x}{C_{1} x - 1}}}{2}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.7623522160027656)
(-5.555555555555555, 0.7862137908167361)
(-3.333333333333333, 0.8519432211966426)
(-1.1111111111111107, 2.3717297789228233)
(1.1111111111111107, 63964.4403807908)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 6.600395962365997e-42)
(7.777777777777779, 8.388243567719236e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)