Sr Examen

Ecuación diferencial xy''+4y=3x^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]
             2             
            d             2
4*y(x) + x*---(y(x)) = 3*x 
             2             
           dx              
$$x \frac{d^{2}}{d x^{2}} y{\left(x \right)} + 4 y{\left(x \right)} = 3 x^{2}$$
x*y'' + 4*y = 3*x^2
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$x \frac{d^{2}}{d x^{2}} y{\left(x \right)} + 4 y{\left(x \right)} = 3 x^{2}$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y')*y'' = f2(x)*g2(y'),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y' \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = 3 x - \frac{4 y{\left(x \right)}}{x}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y' \right)} = 1$$
En esta ecuación las variables x y y' ya están separadas.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx \frac{d^{2}}{d x^{2}} y{\left(x \right)} = dx \left(3 x - \frac{4 y{\left(x \right)}}{x}\right)$$
o
$$dy' = dx \left(3 x - \frac{4 y{\left(x \right)}}{x}\right)$$

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.
$$\int 1\, dy' = \int \left(3 x - \frac{4 y{\left(x \right)}}{x}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y'
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$y' = Const + \int \frac{3 x^{2} - 4 y{\left(x \right)}}{x}\, dx$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y'.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y'1} = \operatorname{y'}{\left(x \right)} = C_{1} + \int \frac{3 x^{2} - 4 y{\left(x \right)}}{x}\, dx$$
tomemos estas integrales
$$\operatorname{y_{1}} = \int \frac{d}{d x} y{\left(x \right)}\, dx = \int \left(C_{1} + \int \frac{3 x^{2} - 4 y{\left(x \right)}}{x}\, dx\right)\, dx$$ =
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = C_{2} + \int \left(C_{1} + \int \frac{3 x^{2} - 4 y{\left(x \right)}}{x}\, dx\right)\, dx$$