Sr Examen

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{C_{1} + 6 x^{3} + 36 \log{\left(x \right)}}}{3}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{C_{1} + 6 x^{3} + 36 \log{\left(x \right)}}}{3}$$
Respuesta [src]
           _______________________ 
          /         3              
       -\/  C1 + 6*x  + 36*log(x)  
y(x) = ----------------------------
                    3              
$$y{\left(x \right)} = - \frac{\sqrt{C_{1} + 6 x^{3} + 36 \log{\left(x \right)}}}{3}$$
          _______________________
         /         3             
       \/  C1 + 6*x  + 36*log(x) 
y(x) = --------------------------
                   3             
$$y{\left(x \right)} = \frac{\sqrt{C_{1} + 6 x^{3} + 36 \log{\left(x \right)}}}{3}$$
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, 18.776374344523926)
(-5.555555555555555, 23.46414742927941)
(-3.333333333333333, 25.261500587570392)
(-1.1111111111111107, 25.642264723092335)
(1.1111111111111107, 19.009945677476274)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 6.016175465029022e-67)
(7.777777777777779, 8.38824356735447e+296)
(10.0, 3.861029683e-315)
(10.0, 3.861029683e-315)