Sr Examen

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

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

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

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

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

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = - \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + x^{2}}}$$
$$\operatorname{y_{2}} = y{\left(x \right)} = \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + x^{2}}}$$
Respuesta [src]
             _________
            /   -1    
y(x) = -   /  ------- 
          /         2 
        \/    C1 + x  
$$y{\left(x \right)} = - \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + x^{2}}}$$
            _________
           /   -1    
y(x) =    /  ------- 
         /         2 
       \/    C1 + x  
$$y{\left(x \right)} = \sqrt{- \frac{1}{C_{1} + x^{2}}}$$
Clasificación
separable
1st exact
Bernoulli
separable reduced
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Bernoulli Integral
separable reduced Integral