Sr Examen

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Ecuación diferencial xy*lny-(x^4+7)^1/2*y'

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]
     ________                                
    /      4  d                              
- \/  7 + x  *--(y(x)) + x*log(y(x))*y(x) = 0
              dx                             
$$x y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)} - \sqrt{x^{4} + 7} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
x*y*log(y) - sqrt(x^4 + 7)*y' = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)} - \sqrt{x^{4} + 7} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = \sqrt{x^{4} + 7}$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = -1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - x$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en f1(x)
$$\sqrt{x^{4} + 7}$$
obtendremos
$$- \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{x y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}}{\sqrt{x^{4} + 7}}$$
Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}$$
obtendremos
$$- \frac{\frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{x}{\sqrt{x^{4} + 7}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$- \frac{dx \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{dx x}{\sqrt{x^{4} + 7}}$$
o
$$- \frac{dy}{y{\left(x \right)} \log{\left(y{\left(x \right)} \right)}} = - \frac{dx x}{\sqrt{x^{4} + 7}}$$

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.
$$\int \left(- \frac{1}{y \log{\left(y \right)}}\right)\, dy = \int \left(- \frac{x}{\sqrt{x^{4} + 7}}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$- \log{\left(\log{\left(y \right)} \right)} = Const - \frac{\operatorname{asinh}{\left(\frac{\sqrt{7} x^{2}}{7} \right)}}{2}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = e^{C_{1} e^{\frac{\operatorname{asinh}{\left(\frac{\sqrt{7} x^{2}}{7} \right)}}{2}}}$$
Respuesta [src]
                 /  ___  2\
                 |\/ 7 *x |
            asinh|--------|
                 \   7    /
            ---------------
                   2       
        C1*e               
y(x) = e                   
$$y{\left(x \right)} = e^{C_{1} e^{\frac{\operatorname{asinh}{\left(\frac{\sqrt{7} x^{2}}{7} \right)}}{2}}}$$
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, 0.799485688872386)
(-5.555555555555555, 0.852181334205859)
(-3.333333333333333, 0.9079611169100015)
(-1.1111111111111107, 0.9593900889264686)
(1.1111111111111107, 0.9593899586941533)
(3.333333333333334, 0.9079608955556165)
(5.555555555555557, 0.8521807725334378)
(7.777777777777779, 0.7994848676536706)
(10.0, 0.7499989758791229)
(10.0, 0.7499989758791229)