Sr Examen

Ecuación diferencial yy'=4x(y^2-1)

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   \
--(y(x))*y(x) = 4*x*\-1 + y (x)/
dx                              
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 4 x \left(y^{2}{\left(x \right)} - 1\right)$$
y*y' = 4*x*(y^2 - 1)
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 4 x \left(y^{2}{\left(x \right)} - 1\right)$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - x$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = - \frac{4 \left(y^{2}{\left(x \right)} - 1\right)}{y{\left(x \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$- \frac{4 \left(y^{2}{\left(x \right)} - 1\right)}{y{\left(x \right)}}$$
obtendremos
$$- \frac{y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{4 y^{2}{\left(x \right)} - 4} = - x$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx y{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{4 y^{2}{\left(x \right)} - 4} = - dx x$$
o
$$- \frac{dy y{\left(x \right)}}{4 y^{2}{\left(x \right)} - 4} = - dx x$$

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.
$$\int \left(- \frac{y}{4 y^{2} - 4}\right)\, dy = \int \left(- x\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \frac{\log{\left(y^{2} - 1 \right)}}{8} = Const - \frac{x^{2}}{2}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} e^{4 x^{2}} + 1}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} e^{4 x^{2}} + 1}$$
Respuesta [src]
            ______________
           /            2 
          /          4*x  
y(x) = -\/   1 + C1*e     
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{C_{1} e^{4 x^{2}} + 1}$$
           ______________
          /            2 
         /          4*x  
y(x) = \/   1 + C1*e     
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{C_{1} e^{4 x^{2}} + 1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
almost linear
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
almost linear Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 0.9999999999976664)
(-5.555555555555555, 0.999999999999409)
(-3.333333333333333, 1.0000000000009472)
(-1.1111111111111107, 1.0000000000023859)
(1.1111111111111107, 1.0000000000024494)
(3.333333333333334, 1.0000000000023068)
(5.555555555555557, 1.000000000002164)
(7.777777777777779, 1.0000000000020213)
(10.0, 1.0000000000018785)
(10.0, 1.0000000000018785)