Sr Examen

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Ecuación diferencial dy/dx=12*e^(-2*y)*x^3

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  -2*y(x)
--(y(x)) = 12*x *e       
dx                       
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 12 x^{3} e^{- 2 y{\left(x \right)}}$$
y' = 12*x^3*exp(-2*y)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 12 x^{3} e^{- 2 y{\left(x \right)}}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = 12 x^{3}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = e^{- 2 y{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$e^{- 2 y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$e^{2 y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 12 x^{3}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx e^{2 y{\left(x \right)}} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 12 dx x^{3}$$
o
$$dy e^{2 y{\left(x \right)}} = 12 dx x^{3}$$

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.
$$\int e^{2 y}\, dy = \int 12 x^{3}\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$\frac{e^{2 y}}{2} = Const + 3 x^{4}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = \log{\left(- \sqrt{C_{1} + 6 x^{4}} \right)}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\log{\left(C_{1} + 6 x^{4} \right)}}{2}$$
Respuesta [src]
          /    ___________\
          |   /         4 |
y(x) = log\-\/  C1 + 6*x  /
$$y{\left(x \right)} = \log{\left(- \sqrt{C_{1} + 6 x^{4}} \right)}$$
          /        4\
       log\C1 + 6*x /
y(x) = --------------
             2       
$$y{\left(x \right)} = \frac{\log{\left(C_{1} + 6 x^{4} \right)}}{2}$$
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, -15.952352945193706)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 6.971028255580836e+173)
(3.333333333333334, 3.1933833808213398e-248)
(5.555555555555557, 2.957741787671986e-32)
(7.777777777777779, 8.388243566957512e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)