Sr Examen

Ecuación diferencial xydx=(y^2-1)xdy

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = e^{- C_{1} - x - \frac{W\left(- e^{- 2 C_{1} - 2 x}\right)}{2}}$$
Respuesta [src]
                   /  -2*C1 - 2*x\
                  W\-e           /
        -C1 - x - ----------------
                         2        
y(x) = e                          
$$y{\left(x \right)} = e^{- C_{1} - x - \frac{W\left(- e^{- 2 C_{1} - 2 x}\right)}{2}}$$
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, 0.06146635729425417)
(-5.555555555555555, 0.006648558282848477)
(-3.333333333333333, 0.0007204726585360481)
(-1.1111111111111107, 7.80757546826382e-05)
(1.1111111111111107, 8.461096048585239e-06)
(3.333333333333334, 9.160045006836875e-07)
(5.555555555555557, 1.0031494895131244e-07)
(7.777777777777779, 1.0408665650755243e-08)
(10.0, 1.2464810176750786e-09)
(10.0, 1.2464810176750786e-09)